为什么pin实验前后的RCL差值超出了10%?

谈到esd防护,应用最广泛的是esd/tvs管,对于正负4kv的pin脚不上电esd测试,也可以仅仅依靠nf级电容完成esd防护。下面以一篇实际案例进行说明。
实验要求:正负4kv对产品connector的pin脚进行esd测试,connector中的地脚接地;
esd实验前后rcl值不大于10%。
实验现象:发现有个别pin实验前后的rcl差值超出了10%。
现象分析:对比实验pass和实验fail的pin脚接口电路发现,能够通过实验的都是接口有10nf电容(无esd管/tvs管),未通过实验的都是接口未添加任何保护电路的(接口是三极管的基级输入,查了三极管规格书,是可以通过hbm模式下的4kv的管脚esd测试,但是实验还是失效了),于是给未通过该项测试的pin脚加入10nf对地电容,重新测试该项实验,实验通过。
问题分析:
根据国际标准静电放电的电流标准模型为:
电流具有小于1ns的上升沿,通过上升沿跟最大带宽的计算公式0.35/tr,可得最大带宽约为500mhz。
静电产生的辐射场是由放电电流产生的辐射电磁场,根据人体-金属模型,接触放电时的波形和频谱图如下所示:
从频谱图可以看出频率的峰值是40mhz左右。对比电容谐振特性曲线图:
发现10nf电容对应的谐振点最为接近40mhz,所以最终选择10nf的电容。
查阅相关资料,因为电容的耐压值限制,q=cu,在放电等级很高的情况下,是可能导致电容放电失效的,网上的说法是不能高于4kv(hbm模型)。
思考总结:
1.接口的保护电路,对于esd放电等级要求不高的情况下,可以考虑仅仅使用电容保护,优点是价格便宜;
2.对于高速信号的接口电路,10nf的电容可能就不一定适用了;
3.对于芯片datasheet中的esd放电等级一定要通过实验进行验证。


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