湖南靜芯推出國內首款0.1pF深回掃型靜電保護器件SEUCS2X3V1BA 。SEUCS2X3V1BA是一款保護高速數據接口的超低電容深回掃型ESD保護器件，專門設計用于保護連接到數據傳輸線的敏感電子元件，使之免受ESD(靜電放電)引起的過壓而損壞，可適用于HDMI 2.0/2.1和USB 3.X/4.0的高速差分信號線防護。根據IEC61000-4-2和IEC610000-4-5規范，SEUCS2X3V1BA可提供高達±10kV(接觸放電)、±10kV(空氣放電)的ESD保護，可承受高達5A(8/20us)的峰值脈沖電流。

 

深回掃型ESD介紹

回掃特性ESD防護器件具有超小封裝體積、超低鉗位電壓、超低結電容特性，相比常規工藝 TVS 防護效果更優，且不影響信號完整性，可更有效保護高速數據接口免受瞬態過電壓的影響，為相關電子產品設備加固防護，提升消費者使用體驗。

 

常規型ESD的電壓會隨著IPP（峰值脈沖電流）的增加而等比例增加，呈現出一個較為線性的增長趨勢。而深回掃型ESD器件在當電壓達到VT（觸發電壓）后會瞬間將兩端的鉗位電壓拉低，進入一個小于工作電壓VRWM的較低電壓VHOLD,之后隨著電流的增加電壓逐漸增大。

 

其相較于常規ESD器件的優點有：

更低的鉗位電壓：在相同的IPP下，帶回掃ESD的VC（鉗位電壓）比常規ESD器件低30%以上。

更低的漏電流：這類ESD器件具有更低的漏電流，有助于降低設備的功耗，實現更節能的設計。

更深的應用范圍：帶回掃ESD的優異性能使其適用于更深的領域，如低壓移動電子設備、汽車電子、工業控制等對ESD保護要求較高的場合。

 

圖1 ESD特性曲線圖對比

通過對比常規ESD和帶回掃ESD的特性曲線圖及其優點，可以看出帶回掃ESD在ESD保護方面具有更出色的性能和應用前景。

 

SEUCS2X3V1BA介紹

 

SEUCS2X3V1BA是湖南靜芯研發的一款超低電容 ESD靜電保護器件，專門設計用于保護高速數據接口免受過應力事件的影響，可適用于HDMI 2.0/2.1和USB 3.X/4.0的高速差分信號線防護。SEUCS2X3V1BA的工作電壓為3.3V，鉗位電壓為7.2V，具有 0.1pF 的極低電容。根據IEC 61000-4-2 (ESD) 規范， SEUCS2X3V1BA可用于提供高達±10kV(接觸放電)，±10kV(空氣放電)的ESD保護，并根據IEC61000-4-5標準承受高達5A(8/20μs)的峰值脈沖電流。

SEUCS2X3V1BA是國內首款電容低至0.1pF的ESD防護器件。隨著超高速通信的需求日益增長，芯片組尺寸越來越小，對于瞬態電壓的耐受度也隨之降低，這增加了對 ESD 保護二極管的需求。更高的數據速率對寄生電容非常敏感，因為大電容會使阻抗失配、信號失真，并導致數據損壞或無法讀取。對于高速信號而言，ESD 保護二極管需要具有超低電容，以免干擾信號傳輸。湖南靜芯正是基于該需求研發出電容僅為0.1pF的SEUCS2X3V1BA 。

該器件的相關曲線圖及參數如下所示。

 

擊穿電壓曲線	IV曲線
8/20μs浪涌曲線	結電容曲線

表1 SEUCS2X3V1BA 相關曲線圖

 

 

圖2 SEUCS2X3V1BA眼圖測試結果

At TA = 25℃ unless otherwise noted

Parameter	Symbol	Conditions	Min.	Typ.	Max.	Units
Reverse Stand-off Voltage	VRWM			3.3	5.0	V
Reverse Breakdown Voltage	VBR	IT=1mA	5.5	7.8		V
Reverse Leakage Current	IR	VRWM=3.3			100	nA
Clamping Voltage	VC	IPP=1A; tp=8/20us		2.5		V
Clamping Voltage	VC	IPP=5.0A; tp=8/20us		7.2		V
Reverse Stand-off Voltage	CJ	VR=0V; f=1MHz		0.10	0.15	pF

表2 SEUCS2X3V1BA電氣特性表

 

應用示例

下圖是湖南靜芯推出的USB4.0完整解決方案。USB4 2.0版本規范標定接口最大數據傳輸速度可達80 Gbps，并在單向傳輸時可實現高達120 Gbps的速率。其中USB-C的八個引腳（Tx1±、Tx2±、Rx1±、Rx2±）用兩個差分對組成兩個超高速數據傳輸通道，這種雙通道配置以每通道 40Gbps 的速度傳輸數據，在使用兩個通道時速度可達80Gbps。由于接口在傳輸大量內容時數據線需要經常插拔，在熱插拔的過程中有可能因為消費者的觸摸或金屬引腳短接引發靜電放電（ESD）等問題，因此選擇電容低至0.1pF的深回掃型ESD器件SEUCS2X3V1BA對引腳進行保護。

 

圖3 Type-C帶PD應用解決方案

VBUS引腳采用湖南靜芯研發的的TDS浪涌保護器ESTVS2200DRVRH進行防護，低速數據差分線D+/D-使用本文介紹的深回掃型超低電容ESD器件SEUCS2X3V1BA進行防護，SBU和CC引腳由于靠近VBUS，有可能發生短路現象而暴露在20V電壓下對系統造成傷害，故推薦使用湖南靜芯研發的24V的深回掃低電容靜電防護器件SEUCS2X24V1B。

 

總結與結論

 

SEUCS2X3V1BA是湖南靜芯研發的國內首款電容低至0.1pF的ESD防護器件，擁有低電容低鉗位電壓的優異性能，可適用于HDMI 2.0/2.1和USB 3.X/4.0的等主流接口的高速差分信號線防護。

 

湖南靜芯深回掃型系列ESD器件工作電壓涵蓋1.0~38V，電流涵蓋4~30A，電容最低至0.1pF，封裝涵蓋CSP、FC及各類封裝形式。同時推出22V&33V TDS平緩浪涌抑制器，可用于保護工作電壓為20V、24V、28V、36V的系統，具有精準且恒定的觸發電壓、優異的鉗位性能及穩定的溫度特性，可為系統提供更全面保護。結合TDS器件與深回掃ESD優勢，湖南靜芯是國內首家推出USB4.0完整解決方案的公司，詳情可以參考：“湖南靜芯推出USB4.0&PD3.0的ESD&EOS防護完整解決方案100W+80G/120G”與“湖南靜芯推出USB4.0&PD3.1的ESD&EOS防護完整解決方案140W&180W+80G/120G”等文章。

 

湖南靜芯是一家專門從事高可靠性器件與芯片設計的高新技術企業，為客戶提供面向汽車、工業、物聯網等高可靠性傳感器及相關芯片、半導體器件和應用系統等產品和服務。

 

在分立器件方向具有自帶完整ESD/TVS/TSS/MOS等器件工藝技術和產品；

在集成電路芯片方向提供高可靠性的光電集成信號處理/TDS/OVP等芯片技術和產品；

在設計服務方面提供片上集成抗雷擊高性能ESD/TVS委托開發設計。