ESD 怎麼算？8 kV 打進 TVS，IC 腳位看到幾伏
先講答案
拿一組常見參數來算：IEC 61000-4-2 接觸放電 8 kV，打在接頭上，接頭旁邊一顆膝點 9.3 V、動態電阻 0.425 Ω 的 TVS，後面是一顆 3.3 V 供電、腳位絕對最大 3.6 V 的 IC。TVS 和 IC 直接並聯時，IC 腳位峰值 23.3 V，5 奈秒之後最高還有 19.3 V；IC 內部的保護二極體分到 19.1 A 峰值，比 TVS 的 15.6 A 還多（約占 55%）。在 TVS 和 IC 之間串 10 Ω，IC 內部峰值降到 4.28 A、腳位 5 奈秒後最高 6.2 V。
所以：串電阻有用，而且差很多；但在這組參數下還不夠，最後要對照晶片自己的 ESD 規格。
原理：ESD 槍、TVS、IC 內部二極體是三個並聯的東西
ESD 就是手摸到接頭時那一下「啪」：電壓幾千伏，但只有幾十奈秒。
ESD 槍（放電產生器）：等效電路的核心是 150 pF 電容經 330 Ω 放電，前面再加一條很快的放電支路，做出奈秒等級的第一個尖峰。常被引用的規範數值是每 2 kV：第一峰 7.5 A、30 ns 時 4 A、60 ns 時 2 A，上升時間 0.7～1 ns。換到 8 kV 就是第一峰 30 A、30 ns 16 A、60 ns 8 A。
TVS：平常不導通，電壓超過膝點就導通，把電流導到地。直流近似可以寫成：
鉗位電壓 ≈ 膝點電壓 ＋ 電流 × 動態電阻（RDYN）
膝點 9.3 V、RDYN 0.425 Ω 時，1 A 約 9.73 V、5 A 約 11.43 V。這兩個數字都在原廠資料表 8/20 µs 條件的上限內（10 V、14 V）。
IC 內部的保護二極體：每支 IO 腳都有小二極體接到 VDD 和地。它大約在 VDD 再高一個二極體壓降時就開始導通，這比 TVS 的膝點低。兩者並聯時，電流會先往 IC 裡面鑽，TVS 反而要等電壓再往上才分得到。
串電阻為什麼有用：在 TVS 和 IC 之間串一顆電阻，往 IC 那條路的阻抗變高，電流就被趕到 TVS 那邊。代價是這顆電阻會跟腳位電容一起拖慢訊號，所以要串多大跟訊號速度有關。
拿什麼當參考線：常被拿來比的「HBM 2 kV 等級」，是人體模型 100 pF 經 1.5 kΩ 的算術：2 kV ÷ 1.5 kΩ ≈ 1.33 A。它和 IEC 槍的波形不同，只能當參考，不能當成合格線。
算例：8 kV、膝點 9.3 V 的 TVS、3.3 V 的 IC
預設參數：
| 項目 | 值 |
|---|---|
| 放電 | 8 kV 接觸放電、正極性 |
| TVS | 膝點 9.3 V、RDYN 0.425 Ω、電容 12 pF、封裝＋走線電感 0.75 nH |
| TVS 到 IC | 直接並聯（0 Ω） |
| IC | VDD 3.3 V、腳位絕對最大 3.6 V、腳位電容 5 pF、內部二極體有算 |
三種接法的結果：
| 接法 | IC 腳位峰值 | IC 腳位 5 ns 後最高 | TVS 峰值電流 | IC 內部峰值電流 |
|---|---|---|---|---|
| 直接並聯 | 23.3 V | 19.3 V | 15.6 A | 19.1 A |
| 中間串 10 Ω | 8.45 V | 6.18 V | 29.0 A | 4.28 A |
| 只看 TVS（不算 IC 內部二極體） | 77.6 V | 36.0 V | 34.9 A | — |
讀法：
- 直接並聯時，IC 內部比 TVS 扛得多。 不是 TVS 沒用，是 IC 的二極體比它早導通。
- 串 10 Ω 之後，電流大部分回到 TVS（29.0 A），IC 內部從 19.1 A 降到 4.28 A，少了約四分之三。但 4.28 A 仍高於 1.33 A 的 HBM 參考線，腳位 6.18 V 也還在 3.6 V 之上——這時要去看晶片資料表寫它能過幾 kV、哪一種模型。
- 「只看 TVS」那一列是 TVS 自己的鉗位波形，77.6 V 是最前面的尖峰，30 ns 時降到約 15.4 V，不是 IC 實際看到的。
模型怎麼驗的：產生器打進 2 Ω 校正負載，第一峰 30.4 A（+1.2%）、上升 0.85 ns、60 ns 7.4 A（−7.3%）；30 ns 這點 13.8 A，比 16 A 低 13.5%，我們沒有為了變綠去硬調。TVS 參數取自資料表一張曲線，再拿另一張 +8 kV 實測鉗位波形驗證，四個時間點差 2.8～5.5%。
常見誤區
一、只看 TVS 資料表上的鉗位電壓。 那是 8/20 µs、1 A 或 5 A 條件下的數字；ESD 第一峰是 30 A、上升不到 1 ns。尖峰高度又跟走線電感有關，TVS 離接頭越遠、走線越細越長，尖峰越高。
二、以為放了 TVS，電流就不會進 IC。 算例正好相反：直接並聯時 IC 分到過半。
三、以為串了電阻就沒事。 串 10 Ω 後 IC 內部還有 4.28 A。電阻值、TVS 膝點、IC 的耐受度要一起看。
四、只算正極性。 規範要打正負兩種。換成負極性，同一組參數 IC 內部峰值 20.9 A，跟正極性差不多，不能省。
五、忘了 IC 的電源會被頂高。 算例把 VDD 當成理想電源；實際上灌進 VDD 的電流會把電源軌頂高。內部二極體的導通電阻（1 Ω）也是估計值。
用工具算你自己的電路
這篇所有數字都來自同一個計算器：照資料表填 TVS 的膝點、動態電阻、電容，填 IC 的 VDD 和絕對最大電壓，瀏覽器裡的 SPICE 引擎當場重算，電壓波形、電流分流、串電阻前後一次看到。產生器和 TVS 模型對公開數據的誤差都列在成績單上，哪一點偏多少寫在旁邊。
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