USB端口的ESD保护设计元器件及应用

随着现代社会的飞速发展，我们对电子设备的依赖与日俱增.现代电脑越来越多的采用低功率逻辑芯片，由于MOS的电介质击穿和双极反向结电流的限制，使这些逻辑芯片对ESD非常敏感。大多数USB集成电路都是以CMOS工艺为基础来设计和制造的，这导致它们对ESD造成的损害也很敏感，另外，是热插拔系统，极易受到由用户或空气放电造成的ESD影响。用户在插拔任何USB外设时都可能产生ESD。在距离导电面的几英寸的位置可产生空气放电。静电可以损害USB接口，造成USB集成电路故障，最糟糕的是会在电子系统中产生数据位重影。这些损害和故障造成电子设备的"硬性损伤"或元器件损坏。虽然对于硬性损伤我们可以很容易地更换失效的元器件并使系统重新纳入正轨，但是，假如发生了“软性损伤”(CMOS元件性能降级)，此时系统会不断产生不规则的数据位，要花费数小时来进行故障排查，并且依靠重复测试也很难发现系统异常，因此针对USB元件的ESD防护已经迫在眉睫。

ESD元件不仅要符合以上所述的ESD业界标准，还牵涉使用能在高速数据传输情况下工作的先进半导体器件。因此保护串行端口的传统方法在USB应用中将会过时或者无效。

了解USB元件的ESD防护本质，有助于明确针对USB应用的半导体器件所必需的特性：
1. 低电容(5pf)，以减少高速速率下(480Mbps, USB 2.0)的信号衰减。
2. 快速工作响应时间(纳秒)，可以在ESD脉冲的快速上升时间内保护USB元件。
3. 低漏电电流，以减少正常工作下的功率能耗。
4. 稳固耐用，在反复性的ESD情况下仍然完好无损。
5. 集成度高，封装面积小。