提高汽車的功能安全性 掌握ESD實現無干擾的數據傳輸

在日常生活中，人們觸摸車門時偶爾會感到手指刺痛或靜電沖擊，這感覺僅會令人不快；但對于一些電子組件，遇上靜電放電(ESD)可能意味著完全失效。半導體結構越微小，模擬和數字I/O引腳的阻抗越高，便越容易受到靜電放電(ESD)的影響?？赡艿暮蠊╬/n結的熱擊穿、氧化物擊穿(電介質擊穿)，以及金屬化層的熔化。

目前電子組件大約占據一輛汽車總價值的三分之一，而且這個比例還將上升。汽車中17%的半導體故障是由靜電放電(ESD)造成的，因而必需采取適當的ESD保護措施。

在日常生活中，人們觸摸車門時偶爾會感到手指刺痛或靜電沖擊，這感覺僅會令人不快；但對于一些電子組件，遇上靜電放電(ESD)可能意味著完全失效。半導體結構越微小，模擬和數字I/O引腳的阻抗越高，便越容易受到靜電放電(ESD)的影響?？赡艿暮蠊╬/n結的熱擊穿、氧化物擊穿(電介質擊穿)，以及金屬化層的熔化。

這些情況會導致半導體發生故障，縮短使用壽命，最終完全失效。在通常情況下，客戶首先發現器件損壞，而后要付出高額成本來進行維修，或更換設備或應用。

對于汽車應用也是如此。最近幾十年來汽車內部的電子系統數量迅速增多，應用于發動機和變速器控制系統、多個控制單元、安全技術和底盤優化，以及信息通信技術方面。

總線系統是非常核心的元素，因為它們確保各個系統之間的通信。每個總線系統都針對特定屬性進行了優化，例如將更多的ECU和高數據速率(CAN)聯網、低成本實施方案、高帶寬(以太網)、用于安全相關的分布式控制器(FlexRay)，或者低成本集成傳感器和執行器(LIN)。

保護車輛網絡

眾多供應商提供各種專門設計的ESD二極管產品，分別針對上述各個系統。與TVS二極管相比，它們不僅能夠防止電壓尖峰，還能夠防止數據丟失。

汽車中對ESD敏感的應用 （圖片來源：儒卓力）

通過數據線保護，Diodes公司將整個系列保護組件組合在一起，由于在同類產品中具有出色的ESD性能，并提供眾多的封裝選項滿足客戶的具體要求，因而引發用戶的興趣。ESD二極管具有低通道輸入電容特性，擊穿電壓也是針對汽車使用而設計的，帶后綴Q的系列是通過AEC-Q認證的產品，其中包括DESD1LIN2WSQ。這些雙向TVS二極管適用于保護LIN總線，一個通道提供IEC 61000-4-2標準ESD保護，即空氣和接觸保護電壓高達±30 kV。這款產品符合AEC-Q101標準，滿足PPAP規范，并且在IATF-16949認證工廠生產。

Littelfuse公司的AQHVxx-01LTG系列通過了AEC-Q101認證，是專為CAN和LIN數據總線設計的超快速、高性能浪涌保護組件。該產品系列可以防止ESD以及其他瞬態過電壓造成的損壞。它們可以安全地通過基于IEC標準61000-4-2(4級，±8kV接觸放電) 最高水平的周期性過電壓浪涌，而不會出現任何性能損失。此外，還能確保安全傳輸高達10A的誘發浪涌電流(AQHV12) (IEC 61000-4-5 (第二版): tP = 8/20 μs)，并具有超低的鉗位電壓。

威世公司亦提供一系列符合AEC-Q101標準的單向或雙向ESD二極管產品，專門用于保護CAN、LIN或FLEX總線。例如工作電壓范圍為±5.5 V的VCUT05E1-SD0 ESD二極管，具有小于0.1 μA的低泄漏電流和小于14 pF的低負載電容。其CLP0603封裝高度僅為0.27 mm，所需要的PCB空間相比1006封裝減少三倍。

VLIN1616-02G系列的雙向ESD二極管特別適合LIN總線，它們采用小型SOD323封裝，工作電壓范圍為±16 V，泄漏電流小于0.05 μA，負載電容小于24 pF。

半導體敏感性：電子組件的靜電放電(ESD)反應具有不同程度的敏感性

（作者：Emilia Mance，文章來源： 儒卓力微信公眾號）