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半導體發展的一個主要趨勢是外形尺寸不斷縮小，能夠將更多功能壓縮到更小空間內。不利之處在于，完整系統以及各個IC和數據線對瞬時電壓脈沖變得更為敏感。Nexperia的保護技術涵蓋ESD保護、TVS器件、共模扼流圈和EMI濾波，它們隨著這些趨勢一同演進，采用業界最小的封裝提供最高級別的保護，同時最大程度地減少對信號完整性的負面影響。
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Application note (2) |
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|---|---|---|---|
| 文件名稱 | 標題 | 類型 | 日期 |
| AN90039_CN.pdf | 用于汽車以太網應用的ESD保護器件 100Base-T1、1000Base-T1） | Application note | 2023-04-18 |
| AN10753.pdf | ESD protection for USB 2.0 interfaces | Application note | 2021-04-14 |
Brochure (8) |
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| 文件名稱 | 標題 | 類型 | 日期 |
| JPNexperia_ESD_Automotive_App_Guide.pdf | ESD Automotive Application Guide (JP) | Brochure | 2024-04-09 |
| Nexperia_ESD_Automotive_Application_Guide_CN.pdf | ESD保護 汽車 | Brochure | 2023-04-18 |
| Nexperia_ESD_Automotive_Application_Guide.pdf | ESD Automotive Application Guide | Brochure | 2023-02-16 |
| Nexperia_document_brochure_application-guide_automotive.pdf | Nexperia Application Guide Automotive | Brochure | 2019-05-31 |
| Nexperia_document_brochure_application-guide.pdf | Nexperia Application Guide | Brochure | 2019-05-31 |
| Nexperia_document_brochure_ESD-Protection-Applications_022017.pdf | ESD Protection Application guide | Brochure | 2018-12-21 |
| Application_Guide_for_ESD_protection_USB_3_2.pdf | Protected connection for mobile devices | Brochure | 2018-03-27 |
| Nexperia_document_brochure_IVN_protection_Factsheet.pdf | In-vehicle Network (IVN) ESD protection | Brochure | 2017-12-17 |
Leaflet (20) |
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| 文件名稱 | 標題 | 類型 | 日期 |
| Leaflet_CHN_Automotive_Ethernet_Leaflet.pdf | Leaflet_CHN_Automotive_Ethernet_Leaflet | Leaflet | 2025-02-19 |
| Leaflet_Automotive_Ethernet_FlipChip_LGA_Leaflet.pdf | Automotive Ethernet FlipChip LGA Leaflet | Leaflet | 2025-02-07 |
| nexperia_document_leaflet_DFN_Packages_Diodes_Transistors_ESD_Protection.pdf | DFN Packages Diodes Transistors ESD Protection | Leaflet | 2024-08-26 |
| Nexperia_Leaflet_Q-portfolio_car.pdf | Bipolar Discretes Q-portfolio | Leaflet | 2021-07-13 |
| ESD-Protection-for-automotive-infotainment-and-SerDes.pdf | ESD Protection for automotive infotainment and SerDes | Leaflet | 2021-04-19 |
| Compact-2-in-1-ESD-protection-for-high-speed-data-lines_CN.pdf | 高速數據線的 緊湊型二合一 TrEOS保護 | Leaflet | 2021-02-22 |
| Compact-2-in-1-TrEOS-protection-for-high-speed-data-lines.pdf | ESD Protection for HDMI USB and Thunderbolt in DFN0603-3 | Leaflet | 2021-02-01 |
| Nexperia_ESD_Protection_for_automotive_CAN-FD.pdf | ESD Protection for automotive CAN-FD | Leaflet | 2020-11-27 |
| ESD_protection_seminar_faq_document_japanese.pdf | ESD Protection Seminar FAQ Document Japanese | Leaflet | 2020-11-17 |
| ESD_proctection_seminar_q_a_document.pdf | ESD Protection Seminar Q & A Document | Leaflet | 2020-10-07 |
| Article_SEED_Round_Vehicle_Electronics.pdf | SEED modelling helps to develop automotive Ethernet ESD protection that meets Open Alliance specifications | Leaflet | 2020-09-28 |
| Nexperia_ESD_Protection_for_automotive_infotainment_and_SerDes_CN.pdf | ESD Protection for automotive infotainment and SerDes CN | Leaflet | 2020-07-15 |
| Nexperia_Integrated_CMF_and_ESD_protection_for_high-speed_data_lines_CN.pdf | Nexperia Integrated CMF and ESD protection for high-speed data lines CN | Leaflet | 2020-04-29 |
| Nexperia_CMF_with_ESD_protection_for_high-speed_datalines.pdf | CMF with ESD protection for high-speed data communication lines | Leaflet | 2020-04-03 |
| TrEOS_ESD_protection_for_USB_Type-C_leaflet_CN.pdf | 面向USB Type-C?的 | Leaflet | 2020-03-27 |
| Nexperia_TrEOS_ESD_protection_for_USB_Type-C_leaflet.pdf | TrEOS ESD protection for USB Type-C | Leaflet | 2020-03-06 |
| Nexperia_Automotive_Ethernet_ESD_Protection_Factsheet_CN.pdf | 汽車以太網ESD保護 | Leaflet | 2020-02-12 |
| Nexperia_NFC_Antenna_Protection_diodes_leaflet.pdf | NFC Antenna Protection Diodes | Leaflet | 2019-05-31 |
| Nexperia_document_leaflet_PESD3V3V1BCSF-PESD3V3U1BCSF_UltraLowClamp_201805.pdf | Ultra low clamp 3.3 V reverse standoff voltage ESD protection | Leaflet | 2018-05-08 |
| Nexperia_document_leaflet_MobileTVS_201804.pdf | TVS for Mobile applications | Leaflet | 2018-05-08 |
Marcom graphics (1) |
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| 文件名稱 | 標題 | 類型 | 日期 |
| DFN1006-2_SOD882_mk.png | plastic, leadless ultra small package; 2 terminals; 0,65 mm pitch; 1 mm x 0.6 mm x 0.48 mm body | Marcom graphics | 2017-01-28 |
Selection guide (2) |
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| 文件名稱 | 標題 | 類型 | 日期 |
| Nexperia_Selection_guide_2023.pdf | Nexperia Selection Guide 2023 | Selection guide | 2023-05-10 |
| nexperia_automotive_selection_guide_LR_201902.pdf | Nexperia Automotive Selection Guide 2019 | Selection guide | 2019-02-18 |
User manual (1) |
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| 文件名稱 | 標題 | 類型 | 日期 |
| nexperia_ESD_Handbook_230720_lowres.pdf | nexperia_ESD_Handbook_230720_lowres | User manual | 2023-05-30 |
White paper (10) |
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| 文件名稱 | 標題 | 類型 | 日期 |
| Nexperia_White_paper_Using_ESD_Protection_Device_as_a_3D_Model_in_Simulations_082024.pdf | ESD protection devices in 3D Model Simulations. | White paper | 2024-05-31 |
| Nexperia_Whitepaper_ESD_Protection_for_Automotive_GER.pdf | ESD-Schutz für High-Speed-Video-Links im Automobil | White paper | 2021-11-16 |
| Nexperia_Whitepaper_ESD_Protection_for_Automotive_High-Speed_Video_Links_CN.pdf | 汽車高速視頻鏈路的ESD保護 | White paper | 2021-08-06 |
| Nexperia_Whitepaper_ESD_Protection_for_Automotive_High-Speed_Video_Links.pdf | ESD Protection for Automotive High-Speed Video Links | White paper | 2021-07-13 |
| Whitepaper_ESD_protection_devices_for_USB4_CN.pdf | 為USB4TM選擇ESD保護器件 | White paper | 2020-03-27 |
| Whitepaper_ESD_protection_devices_for_USB4.pdf | Choosing ESD protection devices for USB4 | White paper | 2020-03-06 |
| Nexperia_Whitepaper_ESD_Discharge_Current_Measurement_Using_SEED_CN.pdf | 運用SEED設計方法，根據開放技術聯盟100BASE-T1規范 | White paper | 2020-02-26 |
| WhitePaper_TVS_Diodes.pdf | What are TVS diodes and how do you choose the right one? | White paper | 2020-02-12 |
| WhitePaper-protecting-super-speed-interfaces-against-EMI.pdf | Whitepaper: Effectively protecting super-speed interfaces against EMI | White paper | 2020-01-29 |
| Nexperia_Whitepaper_ESD_Discharge_Current_Measurement_Using_SEED_1.pdf | Efficient prediction of ESD discharge current according to OPEN Alliance 100BASE-T1 specification using SEED | White paper | 2019-12-19 |
常見問題
在Nexperia，我們專注于器件建模，包括SPICE模型。但是，由于結果的重復性較差，我們不使用考慮氣隙的SPICE模型。具有接觸放電和優化的信號完整性的模型顯示出更好的測量質量。為了獲得更好的見解，我們建議使用SEED仿真非常精確地表征應用和ESD事件。
最大的電阻總是由應用提供。一開始您應該試試不加電阻。如果發現無法達到目標ESD水平，則必須評估應用允許添加的電阻量，然后試試是否足夠。
縱觀歷史，新的ESD保護技術不斷發展。一開始，人們使用大型電容，但它們的鉗位特性非常差，不適用于數據線。接著，人們使用并優化了齊納二極管。這可以應用于內部IC和外部ESD保護。主要目標是降低鉗位電壓，從而降低IC和系統內的ESD應力。“回彈”特性等新方法提供了很好的保護特性，從而降低了鉗位電壓。此外，可以考慮新材料和新結構，這有助于提高器件級的組裝穩健性，更重要的是，也可以提高系統級穩健性。
由于會主動降低鉗位電壓的保護特性，鉗位電壓可能低于擊穿電壓。“回彈”技術是一個很好的例子。較低的鉗位電壓可以提供更好的系統級保護，這不是缺點。
工作點(OP)中切線的梯度提供了動態電阻Rdyn (TLP)。為DUT的正向和反向確定Rdyn (TLP)。實際上，對于線性特性V = f(I)，可以通過趨勢線線性VCL (TLP) = f(I)估算工作點中的切線，從而得出動態電阻Rdyn (TLP)。
獨立ESD保護器件的電容相對偏差基本相同。例如，用于CAN總線的20 pF器件顯示出的相對電容偏差和用于以太網保護的2 pF解決方案大致相同。因此，如果器件電容較低，則絕對電容偏差會變小。在這種情況下，2 pF的解決方案將僅顯示出0.2 pF的偏差（相對偏差為10％），對信號完整性和性能的影響較小。
反向最大工作電壓VRWM表示為避免中斷正常工作模式可在不激活設備的情況下施加的直流電壓。與VRWM相比，擊穿電壓VBR更高，并且描述了非工作模式向工作模式的轉換。在規定電流下也可以看到這一點。因此，兩種電壓之間有差異，以確保安全運行。
在所示PCB上，接地連接位于左上角。因此，在發生外部ESD保護的ESD事件時，電流會通過保護器件直接流向接地，因為ESD保護起到了分流器的作用。如果沒有外部ESD保護，ESD脈沖可以直接通過走線流入IC，從而導致故障，流向地的電流也會減少。
功耗是鉗位電壓乘以峰值脈沖電流的乘積：P = U x I。例如，IPP = 5 A且VCL = 41 V，結果是205 W。需要注意的是，您只能獲得有關穩健性的有限信息，而不會了解系統級穩健性。在鉗位電壓主動降低的“回彈”保護特性中，功耗也會降低。這可能會令人困惑，因為“回彈”特性提供了出色的ESD保護。因此，功耗不能很好地指示ESD的穩健性。
基本上，所有東西都可能被毀壞，但是一旦器件被完全毀壞，就很難檢測出確切的根本原因。為了重建故障模式，可以進行突破性的物理分析以及包括SEED仿真在內的進一步調查。
鉗位電壓和峰值脈沖電流參數可以很好地指示ESD保護情況。低鉗位電壓實際上會降低ESD波形的肩峰。各種具有“回彈”特性的ESD保護技術，如開基晶體管或晶閘管，都可以進一步改善。
SEED（高效的系統級ESD設計）仿真是仿真ESD事件的一種有效方法。它特別有助于將IC與分立ESD保護匹配起來。有關進一步介紹，我們推薦您閱讀我們的白皮書，其中說明了概念和基本步驟。
在發生ESD事件時，EMI掃描儀可用于測量PCB上的磁場和電流。它與位于電路上方的近場探頭一起工作。ESD事件的持續時間約為100 ns。EMI掃描儀無法仿真，但會記錄被測PCB的視頻。藍色表示低電流密度，而黃色或紅色表示高電流密度。這樣，就可以直觀地了解ESD概念的有效性。
溫度是降額參數的主要因素，但是，硅基ESD保護的特點是隨溫度變化的性能損失很小。數據手冊中通常會提供典型PCB堆疊的熱穩健性。
主要區別在于拓撲。回彈器件具有開基或可控硅整流器拓撲。兩者都允許回彈，從而導致鉗位電壓顯著降低。相比之下，當達到擊穿電壓且鉗位電壓緩慢上升時，齊納保護才開始鉗位。選擇ESD保護器件時應考慮所有類型，但是對于高速線路，回彈拓撲將顯著提高性能。
可以堆疊串聯ESD保護器件。如果串聯兩次相同的ESD保護器件，會發生以下情況：
- VRWM翻倍
- 觸發/擊穿翻倍
- 鉗位電壓翻倍
- CD減半
Nexperia根據客戶要求提供咨詢和評估支持。個別情況下可能會產生額外費用，例如特殊測試板。請聯系您的Nexperia聯系人了解更多詳細信息。
通常，ESD保護器件可以很好地承受合理數量的ESD脈沖而不會老化。施加較長持續時間的浪涌脈沖時，應考慮散熱問題。
如果觸發了回彈器件，并且通態電流高于ESD保護器件的保持電流，就會發生閂鎖。然而，大多數ESD保護器件可承受這種情況引起的電流：Nexperia部件均在100 mA的閂鎖場景中經過數小時測試，沒有表現出任何損壞或性能下降。如果任何接口受到影響，會出現軟故障，但硬件不會出現故障。對于許多接口來說，一旦受影響的數據線處于單端低態，回彈器件就會自動返回關態。
Nexperia使用經行業認證的復合模具，能夠滿足所有汽車質量要求，如AEC-Q101或MSL等級。應用設計可以防止由電氣過壓(EOS)引起的損害。此外，較高的IPPM值可以增加設備級的安全裕度。
ESD保護器件通常是穩健的器件。但是，環境影響通常包含在合格測試中，如AEC-Q101或類似測試。
通常，ESD保護器件的正向電壓對于ESD用途并不重要。但是，這些信息可以按需與您共享。
施加重復尖峰時，器件可能會發熱。溫度升高肯定會影響電氣特性，例如擊穿電壓。我們會按需提供溫度的測量數據。
ESD事件的串擾很大程度上取決于您的子應用，包括PCB、PCB堆疊等。因此，我們無法給出具體建議。
對于高達2kV或至少500V的HBM，IC通常非常穩健。此外，這是第一個持續時間只有幾納秒的峰值。這次沖擊沒有太多能量，因此，對于一般網絡來說通常不是問題。對于高速IC等非常敏感的IC，這可能是一個問題。因此，我們建議使用觸發和鉗位電壓都非常低的ESD器件，此外還應使用最小的寄生器件，例如無引腳封裝，正如在第二次會議中討論的那樣。
由于個別組裝指南和特殊質量方面的原因，客戶的質量要求可能會有所不同。Nexperia提供專門的產品組，以達到高于AEC-Q101的高質量標準。
應始終將ESD保護器件放置在連接器附近，以用作分流器并將ESD電流鉗位至地。根據板網電壓，必須考慮更高的VBR。例如，對于24 V板網，應選擇大于32 V的VBR。
觸發電壓更多取決于ESD器件的物理結構，但動態電阻對觸發特性的影響也較小。
Nexperia在我們的網頁上提供了參數搜索來篩選特定參數。
傳輸線脈沖(TLP)是50 Ω受控阻抗環境中的短時矩形脈沖，可提高測試準確度和測量再現性。
TLP能夠表征具有短脈沖寬度和快上升時間的受力設備的性能特性。每個測量結果都成為TLP圖上的一個點，顯示TLP I-V特性，即構成TLP曲線。
Nexperia的汽車級產品符合AEC-Q101標準（如果在數據手冊中注明）。由于未通電，ESD器件顯示出非常低的自發熱特性。此外，Nexperia根據JEDEC和ISO規范進行了多項可靠性測試，以確保高可靠性。
基本上，ESD故障有兩種模式：器件損壞的破壞性故障和表現為軟故障的非破壞性故障。非破壞性故障很難檢測，但有助于在遞增的更高電壓下進行測試，以確定破壞性故障點。這樣，有時可以及早檢測到器件的老化，從而給出潛在風險的第一個指示。泄漏電流的偏差也會給出很好的指示。
對于24 V直流電源線，由于快速啟動的要求，需要最小32 V的反向關態電壓
SEED（高效的系統級ESD設計）仿真是仿真ESD事件的一種有效方法。它特別有助于將IC與分立ESD保護匹配起來。關于進一步介紹，我們推薦您閱讀我們的白皮書，其中說明了概念和基本步驟
從一般的ESD設計方面來看，ESD設計策略是獨立的。但是，附加要求可能會縮小適用保護器件的范圍，并包括進一步的測試。例如，ISO10605規定了針對汽車應用的附加測試。
Nexperia的汽車級產品符合AEC-Q101標準（如果在數據手冊中注明）。我們所有的產品都被視為基礎構建模塊，其中功能安全的關鍵性由系統定義。這一點很重要，因為一個器件/系統的默認故障模式可能不適用于另一個器件/系統，這也是我們無法根據ISO26262方法假定任何ASIL評級的原因。Nexperia可為將在安全關鍵應用中使用ESD保護器件的客戶提供更多詳細信息和支持。
根據應用和保護器件的不同，散射參數可以包含在數據手冊中。可按需通過電子郵件發送散射參數數據。
對于sub GHz應用，ESD保護器件的電容對阻抗有重要影響。為了改善阻抗曲線，可以用較低電容的器件來提高性能。封裝在這方面影響較小。
串擾取決于子系統。隨著PCB設計變得越來越小，并顯示出越來越高的走線密度，可能存在更高的串擾風險。但是，這更多的是在PCB表面，而不是外圍。
如果只使用一個電容，ESD脈沖可能會衰減一點，但系統級保護非常低。分立ESD保護器件顯著提高了系統級ESD的穩健性，并增強了系統的可靠性。
連接器上的傳導放電僅受您所設計的模塊外殼的輕微影響。空氣放電很大程度上取決于外殼，因此，在開發過程中應予以考慮。
有關DFN封裝焊接和AOI指南，請參閱Nexperia應用說明。
在這個例子中，PCB有4層或更多層，GND層正好位于頂層下方，預浸料約為100 μm。因此100 μm的通孔電感很小。但是，您可以根據PCB堆疊規劃不同的GND引腳布線。
同軸電纜（單端）或差分傳輸對ESD保護器件的電氣性能沒有實際影響。這可能會影響保護器件的封裝，因為您需要確定必須保護的線路數量。
我們目前正在為除USBx和HDMIx之外的其他應用進行眼圖測量和仿真。
通過TLP曲線比較可以快速看出這一點。因此，ESD保護器件應在PHY的內部ESD保護之前觸發。例如，如果ESD保護的擊穿電壓為35 V，PHY的擊穿電壓為60 V，則是很好的匹配。在這一組合中，ESD保護會首先鉗位并吸收絕大部分ESD脈沖。
可能存在一些與DPI測試有關的問題。在測試過程中，網絡吸收了過多能量時就會出現。在這種情況下，您需要選擇觸發電壓更高的ESD保護器件。
走線應直接布線至ESD保護器件，而不需要更改層或耦合至其他PCB結構。但是，布線在很大程度上取決于子應用，因此無法包含在數據手冊中。
所有的Nexperia封裝均符合AEC-Q101和其他最高質量標準。
原因是在DPI測試期間，RF噪聲可達到高達100 V的振幅。為避免ESD保護器件鉗位，觸發電壓規定為大于100 V。超過24 V的直流電壓與對電池短路的要求有關（與CAN/LIN類似）。
對于LIN/CAN/以太網等一些應用，3引腳封裝不會對信號完整性產生顯著影響。對于SerDes和Multimedia等高頻應用，我們建議使用其他封裝，如無引腳封裝。
對于1000BASE-T1，PESD2ETH1G-T可以以更小的寄生電容（小于2 pF）使用。有關更多產品信息，請參閱網頁上的選型手冊。
通過眼圖，您可以判斷ESD保護是否對您的數字系統影響過大。除了散射參數和寄生電容之外，這是另一種看待設備級信號完整性的角度。
對于CAN，更重要的是電容。但是，對于某些CAN產品，Nexperia還是會為其提供散射參數。
有關更多產品信息，請訪問我們的網頁