ESD与TVS的区别

ESD suppressor与TVS(Transient voltage suppressor) 两者为主要的ESD防护器件，有什么不同？

ESD/浪涌脉冲特征

回答这个问题之前，我们先基于应用的角度统计ESD及浪涌脉冲的特征。

至少有三个主要渠道可以统计这些脉冲的特征

1. ESD/浪涌防护器件生产商及需要防护ESD/浪涌的器件生产商应用指导

下图统计了部分ESD/浪涌脉冲的部分特征信息，包含脉冲电压及宽度。其中Open/close surge指感性负载的开关动作。

2. 测试标准或各标准化组织ESD/浪涌脉冲特征统计

如同法律的作用，其不仅仅是惩罚犯法者，更重要的是保护大家，规范所有人，指出法律准则。测试标准不仅仅要求器件，设备，系统满足测试要求，还可以作为重要的设计指导。

而且，测试标准对其特征做了更准确概率统计，提出了一致性要求。一致性并不代表我们就可以放松工程设计余量，即使基于测试波形的重现性也是如此。

下图显示ESD枪波形不能完全重现。这里ESD枪工作在重复枪击模式，同时使用高频电流探针测量电流波形。第二个峰位于第一个峰的后面，是稳定的，完全符合IEC 61000-4-规范。但是，第一个峰值的电压在+25%到-35%之间变化较大。如果目标系统对ESD事件的第一个峰值很敏感，则测试结果可能显示很大的分散性。

3. 电路测试

使用示波器测试各电路节点时域波形，不仅可以了解ESD/浪涌脉冲部分特征信息，还可以查看保护器件的工作表现，验证设计，尽管某些脉冲可能会损坏示波器，不能测量或直接测量，尽管某些测试脉冲仅仅代表其单一属性，不具备统计属性。

列出典型的ESD及浪涌测试脉冲

- 方波

- 正弦波

- 锯齿波

- 8us/20us (1.5us/50us), IEC 61000-4-5

- ESD (330Ω/150pF), IEC 61000-4-2

- 10us/1000us指数放电脉冲

- 抛负载脉冲, ISO 7637-2和ISO 16750-2

图示脉冲波形8us/20us, IEC 61000-4-5

图示脉冲波形ESD (330Ω/150pF), IEC 61000-4-2

ESD浪涌脉冲特征

静电放电属于浪涌的一种，是两个带电物体之间靠得很近的突然电流流动。接触的物体有时会导致放电直接从一个物体到另一个物体。其他时候，物体之间的电压势可能非常大，以至于它们之间的电介质(通常是空气)都被击穿了-电力流动甚至不需要接触。静电放电持续时间短，能量小，但产生的瞬态高压高达几千伏，会引起电子电路故障或损坏电子元器件。

ESD suppressor与TVS(Transient voltage suppressor)不同

TVS diode与ESD抑制器同样都可以防护ESD事件，保护电路。

ESD静电抑制器是一种间隙型静电放电保护元件。甚至与TVS相比有着更小化的静态电容，适合在高速信号线中使用，但仅能处理静电放电这种时间短，能量小的脉冲，这是特性上的主要区别。电压-电流特性可以适应几千伏范围内的ESD。0.05 pF或以下(0603,1005尺寸)的很小的静电电容对高速差分信号电路的传输特性或高频电路的插入损耗几乎没有影响。而TVS diode可以处理更多的浪涌脉冲类型防护。

下图列出了TVS diode (图中Zener diode)与ESD suppressor的不同，包括主要特征，材料，结构，放电机制等。也包括了chip varistor常用浪涌防护器件。

总结

ESD suppressor与TVS(Transient voltage suppressor) 两者为主要的ESD防护器件，但有着不同的特征。

ESD静电抑制器是一种间隙型静电放电保护元件。甚至与TVS相比有着更小化的静态电容，适合在高速信号线中使用，但仅能处理静电放电这种时间短，能量小的脉冲，这是特性上的主要区别。