我在你的问题中至少计算了五个问题。我会尽量只回答几个。

首先，设备的 OEM 可以针对不同的环境和其他操作条件指定多个级别的 ESD 事件，所有这些都归类在 IEC 61000-4-2 标准中。

那么是的，连接器设计确实对电子设备的故障率起着重要作用。如果连接器具有正确布线的屏蔽层，并且信号引脚凹入内部，则信号暴露于直接 ESD 事件的可能性要小得多，因此它们可能需要较低级别的 ESD 保护。

其次，TVS 二极管即使有 20-25 V 的限幅电压也确实有帮助。这仍然远低于正常人体事件的 4 kV 放电，因此通过内部保护更容易处理。

是的，在 80 年代，晶体管的硅元件的特征尺寸为 2000 nm，而今天它要小得多，只有 1/100，这使得它们更容易受到相同的 ESD 能量的影响。不，没有现代“5V”MCU，现代MCU是“1V”MCU。“5V 耐受 MCU”是过去的爆炸。可能有“5V”耐受 MCU，但要么它们的功能不符合现代物联网需求，要么你需要为它们支付额外费用。

其余的问题都是无关紧要的细节。

简而言之，您可能希望您的产品能够在消费者或工业环境中生存，并且不想处理产品更换和相关成本以及面临倒闭的风险。您需要决定，您的业务是否对您有必要？如果是，您无需提问，而是更好地利用所有积累的工程智慧来保护您的设计免受 ESD 影响。

稳健性是您做出的设计选择。

你是比较小的 PIC/74HC 和树莓派中的 SOC 还是

PIC 或其他小型 5V 微型或 74HC 逻辑： - 管脚数量少 - 宽金属轨道有足够的空间 - 支持 50mA 的大电流管脚 = 大 FET 面积 - 真正的 CMOS 保护电路 - 仅通过二极管压降将静态负载卸载到电源 -大焊盘 + 大晶体管 = 大保护二极管 = 大故障电流 - 使用的基本 CMOS 工艺将是 3.3 或 5V

SOC / super-micro/fpga - Bazillion pin 之字形焊盘，在它们之间穿线的精细金属化 - 小 fet，低电流能力。必须像这样，因为它有这么多引脚 - ?V 容差输入 - 由齐纳电路保护：静电在保护二极管本身中消散，不会卸载到电源轨 - 微小的焊盘和 fet = 微小的保护结构 = 微小的故障能量. - 低压基本过程1.5V -2.5V

^{模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图}

总而言之：

高科技部件：在 1/10 的焊盘/晶体管/金属化区域中耗散 7 倍，在 CMOS 工艺中，电压敏感度提高 2 倍 = 鲁棒性降低 140 倍。[当酒吧关门时，停车场开始火力全开]

是的，保护的需要有很大的不同。但是健壮性有很大差异，应该是经过深思熟虑的选择。

• 法拉第发现电离弧的电阻与电流密度成反比。我在麦克斯韦的《关于电和磁 的论文》一书中读到了这个 eBook.pdf

ESD保护并非微不足道。因此，尽可能多地学习并遵循最佳实践。

因此，人体模型 (HMB) 100pF 和 Cart 模型 300pF 的阻抗在放电事件中具有显着不同的阻抗，这不仅是因为 C，而且由于未说明的界面电流密度，实际上取决于 E 场在接触点。光滑的表面具有比尖锐点高约 3 倍的电介质绝缘击穿，因此由于间隙可以更小，电流的扩散效应更小，电流更高，密度更高，上升时间更快，因此带宽更高。(RC=T=0.35/f)。大型充油变压器的电介质放电可能超过 >>10GHz，还包括光谱。

因此 ESD 电流是可变的，但测试模型的源能量是固定的，由 C 和 V 定义，但功率水平取决于脉冲持续时间的缩短程度。

我们还知道二极管电容与二极管的功率容量和 ESR 成反比。由于结构上的差异，我们知道 TVS 具有最佳的齐纳特性（品质因数 (FOM)，具有两级 ESR*C=T 的微型肖特基二极管仍然是 CMOS 内部保护在最大速度和最大速度之间进行权衡的最佳解决方案）最大保护。毕竟所有二极管的响应速度必须比 CMOS 闩锁快以保护它们，但尺寸因此将这些二极管限制为 5 到 10mA 最大直流电流，绝对最大直流功耗。

那么，两个阶段如何更好，并且为了获得更大的保护，添加 TVS 可以改善这一点？

直觉和简单的传递函数告诉我们，任何施加电压的大串联/并联阻抗比可能比具有低串联阻抗的衰减更大。

^{模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图}

建议

如果您想使用串联 R 或铁氧体磁珠显着改善保护，只要这不会降低您所需的 L/R 或 1/RC = 0.35/f 带宽。一个小珠子类似于 100pF 分流器，但它会提高上升时间，以使分流二极管的响应速度快于输入上升时间。

我没有足够的时间专注于最近的研究并将其提炼成一页，但随着 CMOS 光刻技术的不断缩小，正在进行研究。

• 为65-nm ESD 保护开发了新的二极管串结构。• 在极快 ESD 脉冲 REF下，钳位电压降低 30%，过冲电压降低 15%

通过使用成本较低的二极管（如 BAT54S）连接到信号线，您可以避免为每条 I/O 线重复使用许多 TVS 二极管。上部二极管的阴极连接到一个可由多个 I/O 共享的公共 TVS。公共阳极/阴极连接到信号线。最后，下二极管阳极连接到 GND。