ESD低電容方向發展

隨著5G通信、人工智能以及物聯網等新興產業的蓬勃發展，半導體的制程工藝發展的越來越快，IC的敏感度也越來越高，對靜電防護的需求達到了一個更高的層次。同時，在高速信號傳輸靜電保護領域，更小的電容是一個主要的發展方向，這是因為過大的電容會引起傳輸過程中的信號缺失，大電容也會導致充放電時間過長降低器件的開關速度，這也就要求ESD防護器件要向低電容方向發展。

ESD單向防護優勢

單向信號是指該信號線只會出現正電壓或只會出現負電壓，一般可選用單向或雙向TVS。通常情況下，工程師在TVS選型時更傾向于選用雙向TVS，原因如下：

1.選用雙向TVS可避免方向性問題；

2.同樣的封裝下，雙向TVS相比單向TVS容值能達到更低，尤其是針對高速信號傳輸的場景，要求TVS具有更低的容值；

單向TVS和雙向TVS比較

但在某些單向信號傳輸中若選用雙向TVS，可能會使TVS的保護效果無法達到最佳，因為雙向TVS在正負電壓均達到擊穿電壓時才會啟動導通。在正電壓時，單向TVS與雙向TVS的導通特性曲線是相似的。但在負電壓時單向TVS約-0.7V會Forward導通，而雙向TVS在負電壓時需達到負向擊穿電壓才能導通(如5V TVS的VBR約為-6V)，此時由于主芯片常為高階制程，I/O防護電路十分脆弱，會導致主芯片內部的襯底二極管率先導通而燒毀，從而導致主芯片損壞。

此外，若比較同樣封裝的單向TVS及雙向TVS時，會發現單向TVS的鉗位電壓優于雙向TVS，這是因為在同樣的芯片面積的條件下，雙向TVS需設計的元件數量更多，結構更復雜。而單向TVS則可以最大化保護元件的面積，有效降低鉗位電壓及動態導通電阻，提升保護性能。

業界最低容值的單路單向深回滯ESD產品TT0311SA-Fx

針對上述問題，晶揚電子器件研發部克服一切困難，解決技術難題，面向高速信號傳輸線應用場景如USB 3.X和USB 4.0，研發出了業界最低容值的單路單向深回滯型ESD靜電保護器-TT0311SA-Fx，具有極低的電容值0.24pF，深度折回電壓達到3V，是目前業界單路單向產品中容值最低的。

深回滯型ESD在電壓觸發后，會在瞬間降低ESD兩端的鉗位電壓，在同樣Ipp電流的情況下，深回滯型ESD的Vc鉗位電壓比常規的ESD器件低30%以上（目前在華為等電信設備商的測試需求中，專門強調了防靜電ESD的回掃特性）。

同時，TT0311SA-Fx還具有IEC61000-4-2測試等級的空氣15kV、接觸14kV的靜電防護能力，這些優異的性能使TT0311SA-Fx能有效的為后端IC以及整個電路提供強大的靜電保護能力。

TT0311SA-Fx規格書

USB高速接口ESD注意事項

對于USB 3.X和USB 4.0高速接口，選擇ESD/EOS保護組件時需考慮以下幾點：

1.為確保通過USB 3.X和USB 4.0傳遞的高速信號的完整性，選擇該器件時需使用具有較低電容的ESD保護器件。

2.具有較高的ESD耐電壓能力，至少要承受IEC 61000-4-2中規定的8kV接觸放電的ESD沖擊。

3.具有較低的鉗位電壓，以提供更好的保護性能。

LAYOUT設計時的注意事項

1.將ESD保護器件盡可能靠近I/O連接器放置，以減少ESD接地路徑，提高保護性能。

2.在USB 3.X和USB 4.0 應用中，應將ESD保護器件放置在TX差分通道上的交流耦合電容器和I/O連接器之間，如此沒有直流電流可以流過ESD保護器件，從而防止任何潛在的閂鎖風險。

3.盡可能使用彎曲的跡線，以避免不必要的反射。

4.保持差分數據通道的正線和負線之間的走線長度相等，以避免共模噪聲的產生和阻抗失配。

審核編輯：劉清