靜電放電(ESD)是靜態(tài)電能不受控制的突然釋放過程。這種電能釋放能夠損壞敏感的集成電路，無線系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須要了解ESD。

　　無線系統(tǒng)制造商正在制定更嚴(yán)格的ESD規(guī)范，使電路板設(shè)計(jì)者的任務(wù)更加艱巨。現(xiàn)有各種不同的ESD標(biāo)準(zhǔn)，使設(shè)計(jì)工作更加復(fù)雜。我們考慮兩個(gè)最通用的國際標(biāo)準(zhǔn)：人體模型HBM(humanbodymodel)和IEC1000-4-2。第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模擬接觸條件，應(yīng)用于器件；第二個(gè)標(biāo)準(zhǔn)用于系統(tǒng)級(jí)的ESD防護(hù)。

　　無線設(shè)計(jì)的ESD防護(hù)面臨著特殊的挑戰(zhàn)，靜電防護(hù)有多種技術(shù)，各有優(yōu)缺點(diǎn)。然而，對(duì)無線設(shè)計(jì)，性能、電路空間、重量、功耗和成本都傾向于使用集成二極管防護(hù)網(wǎng)絡(luò)。

　　進(jìn)一步，我們將討論如何應(yīng)用二極管網(wǎng)絡(luò)，獲得最佳的ESD防護(hù)性能。最佳性能與電路板的布局密切相關(guān)，確保ESD電流進(jìn)入防護(hù)器件，不損壞敏感的集成電路。此外，使用二極管防護(hù)網(wǎng)絡(luò)要注意系統(tǒng)的節(jié)電(power-down)問題。最后，還沒有一種簡(jiǎn)單的方法把器件的ESD靜電防護(hù)性能與系統(tǒng)的防護(hù)性能相聯(lián)系，但規(guī)定保護(hù)器件的鉗位電壓，是兩者相連的有效方法。

　　ESD標(biāo)準(zhǔn)HBMESD測(cè)試通常用于集成電路，而IEC1000定義了系統(tǒng)的ESD測(cè)試，兩者都采用電容通過限流電阻的放電ESD模型(圖1)，差別是器件值的大小。對(duì)HBM，電容值是100pF，限流電阻是1500Ω。注意，對(duì)于同樣的ESD電壓，IEC1000的峰值放電電流比HBM的幾乎高5倍。進(jìn)一步，IEC1000采用接觸放電及空氣放電的方法對(duì)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。標(biāo)準(zhǔn)定義接觸放電的ESD電壓為2kV至8kV，空氣接觸的可達(dá)15kV。注意IEC1000規(guī)定的電流上升時(shí)間小于1ns，需要防護(hù)器件的響應(yīng)非常快(圖2)?；谕辉?，電路板布局對(duì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的ESD防護(hù)非常關(guān)鍵。

　　防護(hù)方法如果要滿足IEC1000-4-2的ESD防護(hù)要求，無線通信設(shè)備需要適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)。用戶接觸的區(qū)域，如按鍵和I/O口易于受到ESD影響，因此需要保護(hù)。一種簡(jiǎn)單技術(shù)就是把電容放置于通信線來吸收ESD脈沖，它減低了信號(hào)速率，增加了驅(qū)動(dòng)電流消耗?？梢栽诎迳喜捎梅烹娖?sparkgap)，放電器設(shè)計(jì)保證在ESD脈沖過程熔斷，電流被分流引入大地。然而這種技術(shù)占用較大的空間面積，老化后導(dǎo)致ESD防護(hù)不可靠。MOV(metaloxidevaristor)器件在高壓時(shí)可以斷開，可使用在響應(yīng)時(shí)間較慢的應(yīng)用中。然而，笨重與大電容使它們不適合防護(hù)信號(hào)線，另外的缺點(diǎn)是其老化特性。

　　對(duì)于Zener二極管，盡管能夠鉗制給定電壓下的大電流，但它產(chǎn)生有防護(hù)信號(hào)線不需要的寄生電容。相比之下，連接地和電源端的快速、低容二極管是個(gè)很好的方案。它們可以處理大的峰值電流，具有很小的反向泄漏電流，可以抗多次ESD沖擊而不損壞；它成功地把ESD脈沖從敏感保護(hù)器件引開，具有很長(zhǎng)的壽命。然而，每一防護(hù)線需要一個(gè)二極管對(duì)。盡管每個(gè)器件的價(jià)格很低，總的安裝成本和所需的空間使分離方案不適合。

　　例如，防護(hù)IEEE-1284并行口需要17個(gè)二極管對(duì)。在單個(gè)封裝中集成不同數(shù)量的二極管對(duì)，可產(chǎn)生一個(gè)最佳性能價(jià)格比的方案。

　　集成二極管防護(hù)網(wǎng)絡(luò)二極管陣的ESD防護(hù)原理非常簡(jiǎn)單，一個(gè)與電源和地相連的二極管對(duì)加在被防護(hù)的信號(hào)線上。正常工作其間，這些二極管是反向偏置，但當(dāng)信號(hào)線的電壓分別高于或低于對(duì)應(yīng)端的電壓時(shí)，產(chǎn)生正向偏置。正向偏置發(fā)生在ESD脈沖過程，這時(shí)二極管把電流引入電源或地端上，離開被防護(hù)的器件，被防護(hù)器件只受很小的電壓和電流沖擊。

　　由于集成電路I/O管腳設(shè)計(jì)都能經(jīng)受2kV的HBMESD電壓，被防護(hù)器件能經(jīng)受住這個(gè)能量，然而這對(duì)外部二極管網(wǎng)絡(luò)提出了更嚴(yán)格的要求。根據(jù)IEC1000-4-2的方法，這些網(wǎng)絡(luò)需要抵抗8kV的“接觸放電”。進(jìn)一步，它還需要鉗制其后面的電壓，以使集成電路或其它無源器件不受損壞。最后，為了不降低信號(hào)的性能，二極管對(duì)的總電容應(yīng)小于5pF。

　　由于無線應(yīng)用通常需要很小的管腳封裝，防護(hù)器件必須采用SOT、MSOP和QSOP封裝，相比分離方案更具競(jìng)爭(zhēng)性(圖3)。

　　優(yōu)化ESD防護(hù)必須注意電路板的設(shè)計(jì)安裝。首先，盡可能地減小ESD脈沖進(jìn)入點(diǎn)與二極管保護(hù)網(wǎng)絡(luò)之間的寄生電感(圖4)，寄生電感將抗拒ESD脈沖電流的快速變化，使進(jìn)入二極管網(wǎng)絡(luò)的ESD電流流入被防護(hù)的器件。對(duì)此，設(shè)計(jì)者應(yīng)該把二極管網(wǎng)絡(luò)放置在電感與被防護(hù)器件之間，這在兩個(gè)方面改善了ESD防護(hù)性能：電感抗拒了電流的快速變化，并在時(shí)間上擴(kuò)展，降低了峰值電流；ESD脈沖被強(qiáng)制先通過二極管網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)入后面器件的只有很少一部分脈沖。