一、ESD 静电对电路的影响
ESD（静电放电）是一种常见的电磁干扰现象，它会对电路产生短时间、高能量的脉冲干扰。ESD 脉冲电压可高达数千伏，能量密度较大，足以瞬间击穿半导体器件的微观结构，从而对电路造成永久性损坏或性能下降。在集成电路、敏感电子元件以及精密传感器等电路中，ESD 威胁尤为严重。
二、降低 ESD 静电的方法
（一）使用钳位二极管
钳位二极管是电路设计中常用的 ESD 保护元件。在集成电路中，微控制器、数字信号控制器和处理器通常内部集成了 ESD 钳位二极管，以增强其抗静电能力。对于一些低成本控制器，如果内部没有钳位二极管，可以在外部添加钳位二极管进行保护，尤其适用于编程引脚、复位引脚和数据引脚等关键信号引脚。
正常工作时，若引脚 1 的电压设计范围为 0 - 3.3V，钳位二极管 D1 和 D2 不会干扰电路正常工作。当引脚电压为 3.3V 高电平时，D1 反偏不导通，D2 也因阴极连接到 VCC 而不导通；当引脚电压为 0 时，D2 反向偏置，D1 无偏置。
当存在由 ESD 引起的高压尖峰时，钳位二极管会迅速导通，将过压能量引导到 VCC 或地，从而保护 IC 的内部组件。例如，当出现高正尖峰时，D2 正向偏置，将尖峰电流导向 VCC；当存在高负尖峰时，D1 导通，将尖峰电流导向地。
需要注意的是，并非在 IC 的所有引脚都适合添加钳位二极管，那样会增加不必要的成本和复杂性。钳位二极管通常用于实现特殊功能的引脚较少的 IC。钳位二极管可以选择硅二极管或肖特基二极管，具体选择依据电路工作电压、电流参数以及 ESD 保护需求而定。
（二）使用瞬态电压抑制器（TVS）
TVS 是一种快速作用的钳位二极管，与普通 PN 二极管不同。它在达到其击穿电压时会迅速钳位，否则保持开路状态。TVS 具有响应速度快、瞬态功率大、漏电流低等优点，能有效抑制 ESD 引起的瞬态过电压。
常见的 TVS 符号有双向和单向之分。图 A、B 为双向 TVS，能抑制正负两个方向的 ESD 尖峰；图 C 为单向 TVS，主要用于抑制单一方向的尖峰电压。在 ESD 保护应用中，双向 TVS 通常更能满足大多数场景的需求，因为它能够应对多种极性的静电放电。
TVS 在电路中通常并联在被保护电路的两端，一旦出现过电压，TVS 会在极短时间内导通，将过电压钳位在安全范围内，从而保护后级电路不受损害。它常用于电源线、数据接口、通信线路等易受 ESD 干扰的部位。
（三）使用齐纳二极管
齐纳二极管也可用于 ESD 保护，其工作原理与单向 TVS 相似。齐纳二极管在反向击穿时具有稳定的击穿电压，可以将过电压钳位在该电压值附近，从而保护电路免受过高电压的冲击。
然而，齐纳二极管存在一些缺点。与 TVS 相比，齐纳二极管的响应速度较慢，无法像 TVS 那样快速地抑制瞬态过电压。此外，在相同尺寸下，齐纳二极管能够处理的能量较小。若要使其能承受较高的能量，需要增大齐纳二极管的尺寸，但这会增加 PCB 空间占用和成本。因此，在选择 ESD 保护元件时，需综合考虑电路的响应速度要求、能量处理能力和成本等因素。
（四）合理布局和布线
在 PCB 设计中，合理的布局和布线是降低 ESD 影响的重要手段。高频信号线应尽量远离敏感元件，如模拟电路、精密传感器和微控制器等，以减少高频干扰对敏感电路的耦合。地线的设计也至关重要，应尽量短且宽，以降低地线阻抗，确保地电位的稳定。此外，对于敏感电路，可以采用屏蔽措施，如使用金属外壳或屏蔽材料进行包裹，从而隔绝外部干扰信号。
（五）选择合适的元件
在抗干扰设计中，选择合适的电容和电感对抑制高频噪声至关重要。例如，使用具有高自谐振频率的电容和低直流电阻的电感，可以有效滤除高频噪声。此外，抗干扰元件如共模扼流圈、TVS 二极管等的选用也非常关键。共模扼流圈能够抑制共模干扰信号，而 TVS 二极管则在瞬态过电压保护方面表现出色。这些元件的合理组合使用，可以显著提高电路的抗干扰能力，增强电路对 ESD 的抵御性能。
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