干货 电容到底能抗多大的ESD？

在一些电源和低速信号线上，电容也会用来抗ESD，那么，电容能抗多大的ESD电压呢？ESD耐性和电容量有什么关系呢？

TVS或者说ESD器件在制造过程中，可能会触发ESD事件，发生损坏，这些事件可以用三个模型来进行模拟。

1. Human Body Model（简称HBM），人体模型，模拟人体静电放电时的测试。
2. Machine Model（简称MM），机械模型，模拟机械静电放电时的测试。
3. Charged Device Model（简称CDM），充电设备模型，模拟带电设备静电放电时的测试。

▲图片来自TI培训

回到正题，HBM一般有两种测试规格，一种是IEC61000-4-2标准，一种是AEC-Q200-002。

IEC61000-4-2标准是针对ESD静电放电抗扰度实验的，ESD测试分为空气和接触测试两种，需要用到静电枪，如下给出了静电枪或者说静电发生器的电路简图。

▲静电发生器内部电路简图

Rc为充电电阻，Cd为充电电容，Rd为放电电阻，简单的工作原理就是：充电开关开，放电开关关，直流高压电源通过Rc对Cd充电；充电开关关，放电开关开，Cd储存电荷对被测设备释放。

IEC61000-4-2会比AEC-Q200-002更常用，差别在于Rd阻值不同。

在知道这些基本知识后，如果对一个电容打ESD，也就是如下这样：

▲输出端加上被测电容Cx，电容两端电压为Vx

对一个10KV 150PF的模型来说，含有的能量为Q=CV。

假设能量全部释放掉，Cx=10NF上的瞬间电压会达到10KV*150PF/(10nF +150pF)=147.78V，这个电压还是很高的，一定程度会损坏电容。

算了一下1nF、10nF、22nF、47nF和100nF在10KV 150pF模型和10KV 330pF模型下瞬间达到的电压值，当电容达到100nF时，电容上的电压已经很低了，电容是可以承受的，而且假设前提是模型的能量全部释放，实际电压会更低一点。

感兴趣的小伙伴，可以算一算其他放电电压，比如15KV和25KV，以及其他不同容值。