前言

ESD（靜電放電）對(duì)于半導(dǎo)體器件來(lái)說(shuō)危害極大，ESD的電壓遠(yuǎn)高于半導(dǎo)體結(jié)的擊穿電壓，因此硬件工程師在應(yīng)用芯片進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)需要關(guān)注芯片的ESD保護(hù)電路。

通常，所有信號(hào)引腳，無(wú)論是信號(hào)輸入引腳還是信號(hào)輸出引腳，都需要考慮ESD保護(hù)，以防止靜電放電事件期間發(fā)生的過(guò)電壓。一般這種ESD保護(hù)是通過(guò)在信號(hào)輸入引腳和信號(hào)輸出引腳上添加ESD保護(hù)二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)的。比如對(duì)于輸入引腳，IO口一般會(huì)有鉗位二極管，這些二極管從信號(hào)輸入引腳連接到正電源電壓引腳，并從信號(hào)輸入引腳連接到負(fù)電源電壓引腳：

像MCU芯片有幾十個(gè)甚至數(shù)百個(gè)引腳。一般來(lái)說(shuō)封裝上的每個(gè)信號(hào)引腳通常在MCU芯片中內(nèi)置有ESD鉗位二極管，需要注意的是這是常規(guī)做法，有些芯片廠商為了節(jié)省成本，可能沒(méi)有內(nèi)置ESD鉗位二極管，這樣就會(huì)導(dǎo)致芯片的ESD防護(hù)能力大大降低，因此我們?cè)谶M(jìn)行芯片選型的時(shí)候，務(wù)必要和廠家確認(rèn)芯片內(nèi)部到底有沒(méi)有ESD鉗位二極管，少了ESD鉗位二極管能節(jié)省廠家不少的成本，所以MCU芯片選型可別只圖便宜。

注意事項(xiàng)

1.注入電流問(wèn)題

以輸入引腳為例，有時(shí)候輸入引腳的電壓可能會(huì)高于芯片供電的電源電壓，此時(shí)就會(huì)導(dǎo)致持續(xù)有電流注入芯片的IO口，這個(gè)注入電流不能過(guò)大，一般芯片規(guī)格書(shū)中會(huì)有說(shuō)明，一般建議單個(gè)IO的最大連續(xù)注入電流不能超過(guò)2.5mA，所有IO的最大連續(xù)注入電流總和不能超過(guò)25mA，大家以規(guī)格書(shū)為準(zhǔn)。

2.ESD保護(hù)能力問(wèn)題

芯片內(nèi)部集成的雙二極管其ESD防護(hù)等級(jí)是有限的，如果我們需要更高的ESD防護(hù)等級(jí)，有時(shí)候就需要采用外部二極管和電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)輸入信號(hào)電壓超過(guò)芯片VDD電壓導(dǎo)致芯片內(nèi)部ESD二極管正向偏置，電流就會(huì)通過(guò)ESD二極管流入VDD電源，并會(huì)在電阻R1上產(chǎn)生壓降，那么外部二極管的陽(yáng)極上的電壓就會(huì)比內(nèi)部ESD二極管陽(yáng)極上的電壓更高，從而外部二極管會(huì)導(dǎo)通并承載大部分電流。電阻R2的選型可以基于實(shí)際的輸入電壓的峰值來(lái)選擇，R2電阻主要是限制流經(jīng)外部二極管的電流。

如果信號(hào)是高頻信號(hào)，那么外部二極管應(yīng)選擇具有低寄生電容的型號(hào)，一般而言，二極管通流能力越強(qiáng)，封裝越大，其寄生電容也越大，所以二極管的過(guò)流能力并不是越大越好，還是要按需選擇。