電涌吸收新器件

---最近,PC和打印機等廣泛使用 USB2.0、IEEE 1394和100B等接口,由于數(shù)據(jù)通信速度急速增長,用戶迫切要求輸入電容小的電涌吸收保護器件（例如,需要輸入電容僅為4pF的新器件）。因為,以往應用的電涌吸收器件,其輸入電容高達7pF;它能使數(shù)據(jù)信號波形惡化,甚至導致出現(xiàn)位錯誤。
---在這種情況下,許多電子器件制造商為滿足市場需求,紛紛推出低輸入電容型電涌吸收器件。例如,日本NEC 為順應市場需求,推出NSAD（NEC Surge Absorber Device）系列產品,它是一種新結構器件。本文以NSAD為例,僅就其特點、設計手法和產品應用作簡單介紹,謹供參考。

NSAD特點
---通過細致的模擬技術分析,優(yōu)化出PN結面積、擴散層和基板等參數(shù),并且利用先進的半導體工藝新技術成功地制造出新結構的NSAD產品,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,使新結構的器件輸入電容降低到4pF。

設計手法
---若單純從降低電涌吸收保護器件的輸入電容角度觀察,它是由作用區(qū)的PN 結面積和擴散結構所決定的;但是,電涌吸收保護器件必須具備耐受靜電放電ESD能力,經過權衡的結果,不得不采用新結構（見圖2所示）。
---從圖1所示的曲線中可以清楚地看到,利用以往的器件結構,隨著輸入電容的下降,器件耐受靜電放電ESD 的能力也相應下降;為了保持耐受ESD能力不降低而且還要求削減輸入電容,通過采用雙向二極管結構,實現(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。
---這是因為由于采用新結構器件而產生的負阻效應的緣故,因為放電擊穿電壓VBR（Break down Voltage）比轉折電壓VBO （Break Over Voltage）更低,所以可以使熱能很小,從而實現(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行比較,其結果如表1所示,事實證明,新器件的耐受ESD能力較強。
---在NSAD系列里,由于采用新結構并且優(yōu)化PN 結面積、擴散層和基板參數(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。

關于新產品系列
---電涌吸收新功能器件NSAD 最大額定值和電性能一覽表,詳見表2。此次上市 的NSAD 系列產品里,共分NSAD 500H、F和S三種型號產品。它們的輸入電容 Ct典型值為3.5pF（比以往產品的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 產品的封裝為SC-88A,2電路產品封裝為SC-59,2電路產品的小型封裝則采用SC-90。以上產品的封裝均是適合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構。
---關于NSAD 系列產品的封裝結構,不限于表2所示的3種型號,還將要開發(fā)比以往封裝結構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電路產品,例如,用于單個電路里的電涌吸收器件。

應用領域
---此次介紹的吸收器件 NSAD系列產品,廣泛應用于PC、信息家電等領域,詳見表3。
---以下列舉具體實例 ,圖解說明各個實際應用情況。例如,IEEE1394a應用電路實例,請參閱圖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400Mbps,必須選用輸入電容小的電涌吸收器件。因此,在該應用案例里,所選用的電涌吸收器件,可采用輸入電容小于4pF 的產品。
---以PC、打印機等PC外圍機器為代表的USB 2.0接口電路,詳見圖4。因為數(shù)據(jù)傳送速度高達480Mbps,所選用的電涌吸收器件也同樣應當是低輸入電容的器件。在這個應用里,電涌吸收器件可以選用輸入電容為4pF以下的器件產品。此外,為了驗證這樣選擇的正確性,對于利用新功能器件 NSAD 的USB2.0接口基板,采用NEC評價用PCI 電路板（安裝有PD720100）進行測試,獲得如圖5所示的USB2.0 Eye Pattern評價結果。根據(jù)出現(xiàn)的這一測試圖形,證實 USB 2.0接口里一切工作正常。也就是說,NSAD 新器件確實能夠保護USB2.0接口正常運行。
---作為第三應用案例是在以局域網卡（LAN Board）為代表的100B接口,詳見圖6,在這類應用里,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。

結束語
---通過以上的簡單介紹,可知NSAD系列產品確實是支持接口高速電涌吸收保護器件,其輸入電容比以往的器件降低一半。
---通過在高速接口電路里實際應用NSAD 系列產品,證實了新結構的電涌吸收保護器件是支持高速接口的重要器件。因為,眾所周知, IEEE 1394、USB2.0和100B接口應用領域甚廣 ,如像IEEE 1394接口等構架的多媒體家庭網絡深受用戶歡迎。如今有了NSAD系列產品,為高速接口安全有效的應用提供了可靠保障。新結構的電涌吸收器件自身也要向高性能且低價位方向發(fā)展。