HBM MM CDM HMM ESD TVS 浪涌
概述
TVS （Transient Voltage Suppressor）瞬态电压抑制器，血崩击穿二极管：
1、静电防护：称为ESD管，常用于信号线；
2、浪涌防护：称为浪涌管，常用于电源线。
静电：
静电模型分类：
器件级ESD模型：（用于芯片生产、组装、运输场景）
1、HBM(Human Body Model:人体放电模型):指带电荷的人体与集成电路产品的管脚接触并发生静电荷转移时，产生的ESD现象。
2、MM(Machine Model:机器放电模型)
3、CDM(Charge Device Model:元器件充电模式)
4、HMM ( Human-Metal-Model:人体金属放电模式)
系统级ESD模型：现实世界终端用户ESD事件 （做终端产品的重点看这个即可）
1、IEC61000-4-2标准（是国际电工委员会（IEC）颁布的国际标准）=GB/T 17626.2-2018标准（是中国的国家标准）
器件级ESD模型：
HBM(Human Body Model:人体放电模型)
:指带电荷的人体与集成电路产品的管脚接触并发生静电荷转移时，产生的ESD现象。
模型介绍：人体等效电阻约1500欧姆，等效电容值为lOOpF，Ls与Cs寄生电感和电容。该ESD放电产生电流波形的上升时间在2~ 10ns范围内，持续时间在150 ~ 200ns范围内.由于HBM模型中的电感、电容等参数针对于不同环境和人体会有所差异，因此各组织机构制定各自HBM模型中的寄生电容、电感值略有差异，但其HBM放电波形基本一致。
MM ( Machine Model)，机器放电模型：
模拟机器手臂等金属工具与芯片管脚接触并发生静电荷转移，产生的ESD事件。
模型介绍：金属机械的寄生电阻较小（约20欧姆）、等效电容较大（200pF)且存在寄生电感Ls,因此MM放电过程维持时间短，电流波形呈阻尼振荡且峰值电流较高，一般为相同等级HBM ESD峰值电流的20 ~ 30倍。MM波形上升时间在6 ~ 8ns范围内，脉宽约为100ns。
备注：MM模型，由于电阻过小，实验严苛，目前已经基本不再进行，用CDM代替；
CDM ( Charged Device Model)，组件充电模型：
主要模拟封装后的芯片在装配、运输中由于摩擦或者感应自身携带了电荷，当芯片管脚接触到地或其他物体引起电荷转移，大量电荷从IC内部流出产生的ESD现象。
模型介绍：芯片本身的寄生电阻、电容和电感与芯片的版图尺寸、封装形式、放电位置等都有密切关系。芯片寄生电阻较小（约15欧姆），因此CDM放电过程迅速，其电流波形的上升时间约为0.2ns ~ 0.4ns，脉宽小于5ns,电流峰值也较大，约为相同等级HBM ESD的15 ~ 20倍。由于其电流脉冲上升时间极短，对ESD防护器件的开启速度要求十分严格。
HMM ( Human-Metal-Model)，人体金属放电模式：
业界最新研究的一种ESD模式，主要模拟带有静电荷的人体通过金属、机械等与芯片管脚相接触，发生电荷转移的ESD过程。
HMM主要用来评价芯片在系统级ESD测试中的鲁棒性。该模型尚在广泛讨论当中，并无标准的模型和参数，只有两个指导性文档ESD TR5.6-01-09和DSP5.6。
模型介绍：人体金属模式等效电路图，等效电容为150pF，等效电阻约为330R, L1、C1、L2为放电回路寄生参数，Cb为平板电容，其放电波形的上升时间大概为0.8ns±0.2ns，持续时间约为50ns。
器件级ESD等级分类：
器件级ESD多模型对比
系统级ESD模型
现实世界终端用户ESD事件（重点）：分为接触放电、空气放电
空气放电：主要是针对塑料外壳或者是金属外壳表面有绝缘漆的成品。空气放电的放电头是圆形头
接触放电：主要针对的是半成品电子电气产品，或者是带金属外壳的成品。一般做接触放电主要是金属外壳。接触放电的放电头是尖头
测试环境：
环境温度15℃-35℃
相对湿度30%-60%
大气压86kPa-106Kpa
模型：
波形：
波形分析：
补充：其他电压值
疑问：关于峰值电流，为什么2 KV对应的峰值电流是15A；4000V/330=12A，为什么峰值会达到15A？
答：根据IEC61000-4-2标准，对于4kV的接触放电，峰值电流应该是 15 A15A（±15%）。这个值是通过实验和标准规定得到的，而不仅仅是通过理论计算。
因此，虽然理论计算给出了大约12.12A的峰值电流，但实际应用中，我们遵循IEC61000-4-2标准，对于4kV的接触放电，峰值电流应为15A（考虑到标准规定的±15%误差范围）。这个值是为了确保测试的一致性和可重复性，并且反映了实际ESD事件中可能发生的情况。
个人觉得以上解释并不严谨，为什么不设置14A 或者16A？
划分等级：
基本手机都采用接触8 空气15kV
器件级ESD与系统级ESD模型关系
可见系统级ESD模型包含器件级ESD模型
浪涌：
浪涌和静电区别
1、静电参数一般都满足国际标准 8/15KV；浪涌主要关注功率参数，即 VC@IPP ，经常描述抵抗多少V的浪涌。
2、一般信号管脚只关注ESD，信号是TTL电平，一般不会产生浪涌；而电源部分，需要分辨是前面是何种电源（例如开关电源、DC电源、线性电源），不同的电源纹波干扰不一样，需要同时关注浪涌和静电部分，电源一般使用大功率的TVS，有空间条件的功率可以尽量大。
3、静电属于高压小电流（比如10KV 30A 峰值在1ns出现 ）、浪涌属于低压大电流(330V 会达到150A 并在1.2us达到峰值)；
浪涌模型
IEC61000-4-5 对应GB T17626.5-2008
模型介绍：在没有负载（开路）情况下，浪涌测试仪应该要输出波前电压1.2us，电压半峰值时间50us。在输出短路情况下，应能输出波前电流8us，电流半峰值时间20us。开路输出电压与短路输出电流的比值成为浪涌测试仪内阻，要求是2Ω。
浪涌波形
下面是1.2/50us电压波形(开路电压)和8/20us电流波形（短路电流）规定，特别注意，这些都是仪器不连接被测设备，并且是没有耦合/去耦合网络时的波形，如果连接了被测设备，标准上没有波形要求。如果连接的去耦合网络，波形的过充和下冲也会受到影响，标准没有限制；注意：下图电流峰值为测试电压/2R。
很多规格书经常标注10/1000uS
浪涌等级：
手机产品一般针对VBAT及VBUS进行浪涌测试
耦合方式
下面是消费类电子领域经常用的浪涌设备的耦合/去耦合网络原理图，浪涌是注入到设备的供电线中的，去耦合网络是为了保护供电设备不受破坏。手机项目中一般选用二极管耦合/去耦合。
电容、电感、二极管 耦合方式区别
TLP测试
Transmission Line Pulse测试，用100ns脉宽的方波，测量不同电压幅度下的电流值，电压值一直增加到管子损坏为止。100ns比IEC61000-4-2规定的静电波形1ns大得多，这更能考验ESD管的性能，也更能反应ESD管的钳位能力；
应用：当我们看到两个ESD管都能通过接触±8kV静电测试的时候，我们该如何去选择呢，这个时候我们要看ESD的管的钳位电压那个更低，如果都差不多，就再用TLP测量出I-V曲线，如下图，对比同样电流下的钳位电压，低的那个就是最好的。
EFT protection：
电快速瞬变脉冲群抗干扰度测试 IEC61000-4-4 Level 4 对应国标GB T17626.4，基本不用了
模型
静电管选型*：
浪涌管选型*：
假设要通过300V浪涌，要求钳位电压是20V以内，因为浪涌测试仪的内阻是2ohm，所以最大输出电流是(300V-20V)/2ohm=140A，则要选择管子功率在140A*20V=2800W以上。当然，如果这个浪涌管的钳位电压小于20V，对功率的要求还能低一些。
使用TVS国际大厂规格书分析一波
参考资料
1、ESD如何仿真？我找到了ESD仿真的模型
2、ESD笔记（一）_ESD基础-CSDN博客 （器件级ESD模型）
3、（器件级ESD模型）集成电路中的ESD防护，一篇入门_esd抗性:描述了芯片对静电放电(esd)的抵抗能力。良好的esd抗性可以降低芯片在安装-CSDN博客
4、HBM、MM和CDM测试的基础知识-上海普锐马电子有限公司 （器件级模型等级分类）
5、静电浪涌防护：TVS_浪涌和静电的区别-CSDN博客 （静电浪涌对比）
6、浪涌和ESD 浪涌和静电的区别_mob64ca140eb362的技术博客_51CTO博客（浪涌静电）
7、静电、浪涌与TVS（测试标准、参数、选型）_浪涌标准-CSDN博客