ESD的产生条件和高速接口ESD的保护设计

ESD的意思是静电释放。静电是一种客观存在的自然现象，产生的方式多种，如接触、摩擦、电器间感应等。静电的特点是长时间积聚、高电压、低电量、小电流和作用时间短的特点。人体自身的动作或与其他物体的接触，分离，摩擦或感应等因素，可以产生几千伏甚至上万伏的静电。带隔离通信接口的设备，在不同的使用、安装状态下，接口会表现出完全不同的ESD特性，了解设备在不同的使用状态下，ESD对接口的影响的机理，才能有针对性地增加保护器件，提升隔离接口的ESD能力。

人体可能由于行走或其它动作而带电，如果来自人体的放电是经由一个金属物件如工具，那么造成的ESD损坏便会特别严重。如果一个带电的电缆插入一个具有任何电荷来源的传导触点，便可能生成一个ESD瞬态。搬运聚乙烯袋 ，当一个电子设备滑动进入或离开包或管道，便可能生成静电电荷，这是因为设备的外壳和/或金属引线与容器的表面发生了多次接触和分离。

ESD事件与电子设备运作的环境有关，瞬态环境变化很大，汽车系统、机载或舰载设备、太空系统、工业设备或消费产品之间的差异很大。频繁地使用移动设备，使得用户很可能在连接或断开电缆期间接触I/O连接器针脚。在正常运作条件下，触摸暴露的端口或接口可能导致超过30 kV的放电电压。小尺寸半导体器件可能因过多的电压、高电流水平或二者的结合而损坏，高电压水平可能引起栅极氧化层击穿，而过多的电流可能引起结点故障和金属化迹线熔化。

随着 更高频率的 I/O互连，减小晶体管、互连产品，以及器件中二氧化硅(SiO2)绝缘层的最小尺寸，这导致在较低能量水平上发生击穿损坏的可能性越来越大，因此在设计师需要考虑ESD保护。大多数电子设备必需满足最小8 kV接触放电电压或15 kV空气放电电压要求，然而，许多半导体器件不可耐受这种电气应力水平，有可能永久损坏。为了提高它们的可靠性，必需在系统中设计采用附加的芯片外保护电路。

用于高速I/O接口的ESD保护设计有两个主要的考虑因素：第一个是用于高速I/O接口的ESD保护电路必需足够稳健，要能够有效地保护内部电路的薄栅极氧化层避免ESD应力的损坏。第二是必需最大限度地减小可引起电路性能高速退化的ESD保护器件寄生效应。