【新品发布】湖南静芯推出尖峰电压超低的深回扫型静电保护器件SEUCS2X3V1BUL

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湖南静芯推出全新产品SEUCS2Z3V1BUL 。该器件在IEC 61000-4-2标准下展现出超低的初始尖峰钳位能力，较市场主流同规格竞品，第一峰值电压降低超过50%，为USB4&USB4 V2、TBT4&TBT5等高速接口及先进制程芯片提供了超强防护。

为什么要关注ESD波形的第一个尖峰电压值？

静电放电（ESD）是导致半导体器件和芯片损坏的首要原因之一，据统计每年超过25%的半导体器件损坏与ESD有关。ESD属于脉冲型尖峰电压冲击，持续时间极短，但峰值电压幅度极高，瞬时能量相比连续波高出多个数量级，具备极强的破坏力。

根据IEC 61000-4-2标准规定的ESD波形，其上升时间极快，第一个尖峰在0.7~1ns内到达，随后在30ns和60ns处分别出现第二个和第三个电流峰值。这意味着ESD能量在不到1ns的时间内就以极高的电压冲击被保护设备。更为关键的是，ESD的破坏力集中体现在峰值电压上，而其对电路的干扰能力则集中在上升沿和几十纳秒的半波时间内。因此，评估ESD保护器件的性能，不能只看其能否承受多少千伏的静电，更要看它在ESD发生的初始瞬间能提供怎样的保护。

图1 IEC61000−4−2波形图

如果ESD保护器件的响应时间过慢，那么在这段响应延迟期间， ESD脉冲的第一峰值电压高于ESD保护二极管的钳位电压，未受抑制的高压尖峰就会直接施加到受保护器件上，导致对芯片造成了不可逆的损伤。这种损伤往往表现为芯片绝缘层上的针孔状微小击穿点，与后续长时间尖峰造成的表面烧伤属于不同的破坏模式。

静电波形的第一峰值电压较低意味着在ESD冲击的初始阶段就将电压尖峰压制在更为安全的范围内，消除了响应延迟窗口期的破坏风险。因此对于制程敏感的芯片组而言，我们需要尽量选用测试波形峰值电压更低的器件，意味着拥有更可靠的安全保障，可显著延长设备的整体使用寿命。

SEUCS2X3V1BUL的尖峰电压值优势

为了让产品规格书中的每一项ESD防护参数都经得起严苛的工程复测，我们在实验室内搭建了符合IEC 61000-4-2国际标准的全套静电测试验证平台，配备了高压静电放电枪与高精度瞬态波形发生器。

图2 静电测试示意图

SEUCS2X3V1BUL是我们最新研发的深回扫型ESD防护器件，我们通过极致缩减内部引线电感并优化PN结的瞬态开启响应机制，使得器件在ESD冲击抵达的皮秒级窗口内即刻进入深度钳位状态。经实测，在同等的±8kV IEC接触放电应力下，该产品的第一尖峰电压低至40V左右，相较其他同类型竞品ESD150-B1-W0201（工作电压为3.3V的深回扫器件）降低了50%以上。

图3 SEUCS2X3V1BUL静电测试波形图

图4 竞品静电测试波形图

SEUCS2X3V1BUL的其他参数介绍

SEUCS2Z3V1BUL是湖南静芯研发的一款超低电容深回扫型ESD静电保护器件，专门设计用于保护高速数据接口免受过应力事件的影响，可适用于USB4&USB4 V2和TBT4&TBT5接口的高速差分信号线防护。该器件采用DFN0603-2L封装，工作电压为3.3V，钳位电压为4.5V，具有 0.22pF的极低电容，可确保信号完整性。根据IEC 61000-4-2 (ESD) 规范， SEUCS2Z3V1BUL可用于提供高达±18kV(接触放电)，±18kV(空气放电)的ESD保护，并根据IEC61000-4-5标准承受高达7A(8/20μs)的峰值脉冲电流，在TLP 16A(10/100ns)的条件下钳位电压典型值为6V。

表1 SEUCS2Z3V1BUL相关曲线图

At TA = 25℃ unless otherwise noted

表2 SEUCS2Z3V1BUL电气特性表

应用示例

下图是湖南静芯推出的USB4.0完整解决方案，其中USB-C的八个引脚（Tx1±、Tx2±、Rx1±、Rx2±）用两个差分对组成两个超高速数据传输通道，这种双通道配置以每通道 20Gbps 的速度传输数据，在使用两个通道时速度可达 40Gbps。由于接口在传输大量内容时数据线需要经常插拔，在热插拔的过程中有可能因为消费者的触摸或金属引脚短接引发静电放电（ESD）等问题，因此选择深回扫型ESD器件SEUCS2Z3V1BUL对引脚进行保护。

图2 USB 4.0应用方案

VBUS引脚采用湖南静芯研发的的TDS浪涌保护器ESTVS2200DRVR进行防护，低速数据差分线D+/D-使用本文介绍的常规型低容ESD器件SELC2X5V1BT进行防护，SBU和CC引脚由于靠近VBUS，有可能发生短路现象而暴露在20V电压下对系统造成伤害，故推荐使用湖南静芯研发的24V的深回扫低电容静电防护器件SEUCS2X24V1B。具体应用详情可参考湖南静芯USB 4.0防护完整方案。

总结与结论

SEUCS2Z3V1BUL是湖南静芯研发的工作电压为3.3V电容低至0.22pF的深回扫型静电保护器件，可适用于USB4&USB4 V2和TBT4&TBT5等高速数据接口的差分信号线防护，其TLP曲线中电流为16A时钳位电压典型值为6.0V，且其ESD波形的第一个尖峰电压值相较其他同类型竞品降低50%以上，可有效提高电路的可靠性。

湖南静芯ESD器件工作电压涵盖1.0~38V，电流涵盖4~30A，电容最低至0.1pF，封装涵盖CSP、FC及各类封装形式。同时推出22V&33V TDS平缓浪涌抑制器，可用于保护工作电压为20V、24V、28V、36V的系统，具有精准且恒定的触发电压、优异的钳位性能及稳定的温度特性，可为系统提供更全面保护。结合TDS器件与深回扫ESD优势，湖南静芯是国内首家推出USB4.0完整解决方案的公司，详情可以参考：“湖南静芯推出USB4.0&PD3.0的ESD&EOS防护完整解决方案100W+80G/120G”与“湖南静芯推出USB4.0&PD3.1的ESD&EOS防护完整解决方案140W&180W+80G/120G”等文章。


击穿电压曲线	漏电流曲线

结电容曲线	IV曲线

8/20us脉冲曲线	TLP曲线