--- 最近,PC和打印機(jī)等廣泛使用 USB2.0、IEEE 1394和100B等接口,由于數(shù)據(jù)通信速度急速增長(zhǎng),用戶迫切要求輸入電容小的電涌吸收保護(hù)器件（例如,需要輸入電容僅為4pF的新器件）。因?yàn)?以往應(yīng)用的電涌吸收器件,其輸入電容高達(dá)7pF;它能使數(shù)據(jù)信號(hào)波形惡化,甚至導(dǎo)致出現(xiàn)位錯(cuò)誤。
---在這種情況下,許多電子器件制造商為滿足市場(chǎng)需求,紛紛推出低輸入電容型電涌吸收器件。例如,日本NEC 為順應(yīng)市場(chǎng)需求,推出NSAD（NEC Surge Absorber Device）系列產(chǎn)品,它是一種新結(jié)構(gòu)器件。本文以NSAD為例,僅就其特點(diǎn)、設(shè)計(jì)手法和產(chǎn)品應(yīng)用作簡(jiǎn)單介紹,謹(jǐn)供參考。 NSAD特點(diǎn)
---通過(guò)細(xì)致的模擬技術(shù)分析,優(yōu)化出PN結(jié)面積、擴(kuò)散層和基板等參數(shù),并且利用先進(jìn)的半導(dǎo)體工藝新技術(shù)成功地制造出新結(jié)構(gòu)的NSAD產(chǎn)品,它同以往的電涌吸收器件相比,在不降低耐受靜電放電ESD（Electro Static Discharge）能力的前提條件下,使新結(jié)構(gòu)的器件輸入電容降低到4pF。 設(shè)計(jì)手法
---若單純從降低電涌吸收保護(hù)器件的輸入電容角度觀察,它是由作用區(qū)的PN 結(jié)面積和擴(kuò)散結(jié)構(gòu)所決定的;但是,電涌吸收保護(hù)器件必須具備耐受靜電放電ESD能力,經(jīng)過(guò)權(quán)衡的結(jié)果,不得不采用新結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖2所示）。
---從圖1所示的曲線中可以清楚地看到,利用以往的器件結(jié)構(gòu),隨著輸入電容的下降,器件耐受靜電放電ESD 的能力也相應(yīng)下降;為了保持耐受ESD能力不降低而且還要求削減輸入電容,通過(guò)采用雙向二極管結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了在耐受ESD 能力不變的條件下可以降低輸入電容,如圖1所示。
---這是因?yàn)橛捎诓捎眯陆Y(jié)構(gòu)器件而產(chǎn)生的負(fù)阻效應(yīng)的緣故,因?yàn)榉烹姄舸╇妷篤BR（Break down Voltage）比轉(zhuǎn)折電壓VBO （Break Over Voltage）更低,所以可以使熱能很小,從而實(shí)現(xiàn)很高的耐受ESD 能力。新器件的伏安特性,如圖2所示。
---作為電涌吸收器件,曾把新器件同薄膜安裝型熔絲及可變電阻進(jìn)行比較,其結(jié)果如表1所示,事實(shí)證明,新器件的耐受ESD能力較強(qiáng)。
---在NSAD系列里,由于采用新結(jié)構(gòu)并且優(yōu)化PN 結(jié)面積、擴(kuò)散層和基板參數(shù),它同以往的系列相比,可在不降低耐受ESD 能力的條件下,輸入電容可減省一半。 關(guān)于新產(chǎn)品系列
---電涌吸收新功能器件NSAD 最大額定值和電性能一覽表,詳見(jiàn)表2。此次上市 的NSAD 系列產(chǎn)品里,共分NSAD 500H、F和S三種型號(hào)產(chǎn)品。它們的輸入電容 Ct典型值為3.5pF（比以往產(chǎn)品的Ct典型址值7pF降低一半）,然而耐受ESD 能力同樣也是8kV。
---作為器件的封裝,因容納電路多寡而異,例如 4電路 產(chǎn)品的封裝為SC-88A,2電路產(chǎn)品封裝為SC-59,2電路產(chǎn)品的小型封裝則采用SC-90。以上產(chǎn)品的封裝均是適合SMT工藝的封裝;節(jié)省器件安裝面積,也便于選擇適合接口布線圖形的封裝結(jié)構(gòu)。
---關(guān)于NSAD 系列產(chǎn)品的封裝結(jié)構(gòu),不限于表2所示的3種型號(hào),還將要開(kāi)發(fā)比以往封裝結(jié)構(gòu)更小型化和薄片化的扁平引線型封裝;但是,這種小型化封裝只限單個(gè)電路產(chǎn)品,例如,用于單個(gè)電路里的電涌吸收器件。 應(yīng)用領(lǐng)域
 ---此次介紹的吸收器件 NSAD系列產(chǎn)品,廣泛應(yīng)用于PC、信息家電等領(lǐng)域,詳見(jiàn)表3。
---以下列舉具體實(shí)例 ,圖解說(shuō)明各個(gè)實(shí)際應(yīng)用情況。例如,IEEE1394a應(yīng)用電路實(shí)例,請(qǐng)參閱圖3。這是以凸輸編碼器為代表的IEEE 1394a接口電路,由于數(shù)據(jù)傳送速度高達(dá)400Mbps,必須選用輸入電容小的電涌吸收器件。因此,在該應(yīng)用案例里,所選用的電涌吸收器件,可采用輸入電容小于4pF 的產(chǎn)品。
---以PC、打印機(jī)等PC外圍機(jī)器為代表的USB 2.0接口電路,詳見(jiàn)圖4。因?yàn)閿?shù)據(jù)傳送速度高達(dá)480Mbps,所選用的電涌吸收器件也同樣應(yīng)當(dāng)是低輸入電容的器件。在這個(gè)應(yīng)用里,電涌吸收器件可以選用輸入電容為4pF以下的器件產(chǎn)品。此外,為了驗(yàn)證這樣選擇的正確性,對(duì)于利用新功能器件 NSAD 的USB2.0接口基板,采用NEC評(píng)價(jià)用PCI 電路板（安裝有PD720100）進(jìn)行測(cè)試,獲得如圖5所示的USB2.0 Eye Pattern評(píng)價(jià)結(jié)果。根據(jù)出現(xiàn)的這一測(cè)試圖形,證實(shí) USB 2.0接口里一切工作正常。也就是說(shuō),NSAD 新器件確實(shí)能夠保護(hù)USB2.0接口正常運(yùn)行。
  ---作為第三應(yīng)用案例是在以局域網(wǎng)卡（LAN Board）為代表的100B接口,詳見(jiàn)圖6,在這類應(yīng)用里,因數(shù)據(jù)傳送速度僅為100Mbps可以選擇用輸入電容為8PF 的電涌吸收器件。
結(jié)束語(yǔ)
---通過(guò)以上的簡(jiǎn)單介紹,可知NSAD系列產(chǎn)品確實(shí)是支持接口高速電涌吸收保護(hù)器件,其輸入電容比以往的器件降低一半。
---通過(guò)在高速接口電路里實(shí)際應(yīng)用NSAD 系列產(chǎn)品,證實(shí)了新結(jié)構(gòu)的電涌吸收保護(hù)器件是支持高速接口的重要器件。因?yàn)?眾所周知, IEEE 1394、USB2.0和100B接口應(yīng)用領(lǐng)域甚廣 ,如像IEEE 1394接口等構(gòu)架的多媒體家庭網(wǎng)絡(luò)深受用戶歡迎。如今有了NSAD系列產(chǎn)品,為高速接口安全有效的應(yīng)用提供了可靠保障。新結(jié)構(gòu)的電涌吸收器件自身也要向高性能且低價(jià)位方向發(fā)展。 |
