HDMI接口的ESD器件选择（二）：闩锁效应的防范及解除

在华为等电信设备商的测试需求中，专门强调了防静电ESD的回扫特性（snap back）。在为HDMI接口选择保护器件时，选择回扫型ESD防护器件，具有超小封装体积、超低钳位电压、超低结电容特性，相比常规工艺ESD器件防护效果更优，且不影响信号完整性，可更有效保护USB端口免受瞬态过电压的影响，能为相关电子产品设备加固防护，有效提升消费者使用体验。

闩锁效应：

深回扫器件在使用过程中，很容易面临一个问题——闩锁效应。闩锁效应是回扫型ESD器件（如SCR、GGNMOS等）在静电放电（ESD）保护过程中可能发生的一种非预期自维持导通现象。闩锁效应严重时会导致电路的失效，甚至烧毁芯片。

常规型ESD的电压会随着IPP（峰值脉冲电流）的增加而等比例增加，呈现出一个较为线性的增长趋势。深回扫型ESD器件在当电压达到VT（触发电压）后会瞬间将两端电压拉低，进入一个小于工作电压（VRWM）的较低电压VHOLD,之后随着电流的增加电压逐渐增大；浅回扫型ESD器件在当电压达到VT（触发电压）后会瞬间将两端电压拉低，进入一个稍大于工作电压（VRWM）的电压VHOLD，之后随着电流的增加电压逐渐增大。

当ESD上的电压超过触发电压（VT）后，SCR进入回扫（Snap back）状态，电压降至维持电压（VHOLD）。如果电源电压（Vdd）高于维持电压（VHOLD），且电流超过维持电流（IHOLD），SCR会持续导通，无法自动关断，形成闩锁，使元件持续维持在导通状态无法被截止。

浅回扫器件由于可以保证VHOLD>VRWM，不存在闩锁的风险。

若元件发生闩锁效应，信号无法正常传输，可能会导致电流持续增大，引发金属线熔断或器件损坏。闩锁还可能引发芯片逻辑异常，电源短路，需断电重启才能恢复。反复闩锁产生的局部高温可能加速材料老化（如金属迁移、电迁移），缩短芯片寿命。

闩锁效应的防范及解除：

如果要将闩锁效应解除，必须使系统断电，或者满足：

Vbias < VHOLD OR Ibias < IHOLD

在芯片ESD防护设计中，需仔细评估维持电压（VHOLD）、维持电流（IHOLD）与电源电压（Vdd）的关系，确保闩锁不会在正常工作条件下被触发。（文/润物随声）

审核编辑 黄宇