电容器充当ESD保护器件的原理以及容值计算

静电放电又称为ESD，是电子电路中普遍需要应对的问题，一般我们选用电容器作为ESD保护器件，价格便宜，效果也比较好。事实上有多种方法可以保护器件免受 ESD 影响，比如TVS等，我们今天重点介绍一下电容器充当ESD保护器件的计算选型。

下面是一个典型电路，其中陶瓷电容器安装在具有裸露迹线以防止 ESD 的 IC 中。

1.电容器充当ESD保护器件的原理

电容是一种无源器件，能够在其极板上存储电荷。举个例子，如果一个人在铺有地毯的地板上行走，人和地板就像电容的两个极板，地毯把两个极板隔开，此时人和地板就可以等效成电容，人的身体就会积累电荷，此时用手触摸裸露的IC引脚时，身上的电荷会释放到IC上，从而可能导致IC被静电击穿。

ESD的等效模型如下图所示，C ESD表示体电容，而V ESD是与该电容相关的静电放电峰值电压。在我们之前的一个项目中，我们假定C ESD和 V ESD分别为330pF 和 8kV。

2.电容器充当ESD保护器件的容值计算

因此，当在铺有地毯的地面上行走时，体内的电荷可以被视为初始电荷。根据电荷方程 Q=C*V，我们可以根据上图列出以下方程：Qinitial=C ESD*V ESD；

当触摸裸露的IC引脚时，根据电荷守恒定理，体内的电荷会转移到IC引脚和引脚旁边的电容器上，等效电路如下：

电容两端最终的电荷是：Qfinal=Cfinal*Vfinal；其中Cfinal 是 C1和C ESD的并联电容值， Vfinal是施加在IC引脚上的等效静电放电电压，这也是电容C1将承受的电压。Cfinal =C1+C ESD；

根据电荷守恒：Qinitial=Qfinal；

C ESD*V ESD=Cfinal*Vfinal；

那么Vfinal可以计算如下：

电容C1可以计算如下：

以上就是当电容用于静电防护时，电容选型容值以及电压的计算。

审核编辑：汤梓红