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NFC天线的ESD解决方案

      将NFC与行动电话整合在一起,提供消费者以近距离感测方式进行有价交易,是现在广为讨论与实现的功能。但在大家热衷于讨论与实现NFC的各种整合与实现方式时,有一项不可被忽视的影响是静电放电(ESD)的冲击经由NFC天线对整个NFC的沟通功能所造成的错误动作。行动电话这些电子产品由于频繁地与人体接触,很容易受到静电放电(ESD)的冲击。此外,这些电子产品所采用的IC大多是使用最先进的半导体制程技术,所使用的组件闸极氧化层很薄且接面很浅, 很容易受到ESD的冲击而造成损伤。因此,这些电子产品需要额外的ESD保护组件来避免ESD冲击产生系统当机,甚至硬件受到损坏, 而NFC天线是必须有ESD保护组件保护的第一关。
      针对行动电话这些可携式电子产品所使用的ESD保护组件需符合下列几项要求:
      第一、为符合这类电子产品轻薄小巧、易于携带的需求,ESD保护组件的尺寸必须够小,例如0402封装尺寸,甚至0201封装尺寸,以达到在PCB设计上兼具高聚集度及高度弹性的优势。
      第二、ESD保护组件接脚本身的寄生电容必须要小,避免讯号受到干扰。例如使用在天线(antenna)的ESD保护组件,必须考虑到天线所使用的频段,不同频段所能够接受的最小寄生电容值,通常使用在天线的ESD保护组件其寄生电容值必须小于1pF,甚至更低。
      第三、ESD保护组件所适用的最大工作电压及单向或双向特性的选择,必须考虑讯号上下摆动的最高及最低电压,避免讯号受到影响。例如使用在手机的天线,讯 号最高电压通常会超过10V且最低电压会低于0V,必须选择适用此讯号电压的双向ESD保护组件;使用在GPS的天线,最高电压通常小于5V且最低电压不 会低于0V,可使用5V单向的ESD保护组件。
      第四、ESD防护组件本身对ESD事件的耐受能力必须要高,最少要能承受IEC 61000-4-2接触模式8kV的ESD轰击。
      第五、也是最重要的,ESD保护组件在ESD事件发生期间所提供的箝制电压(clamping voltage)必须要够低,除了提供受保护电路免于遭受静电放电的冲击而造成永久的损伤,还要能确保讯号传输不会受到ESD的干扰。
      针对这些可携式电子产品,对于ESD保护组件的设计需要同时符合上述所有要求,困难度变的很高。