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貼片壓敏電阻如何保護LED免受ESD的影響?

發(fā)布時間:2023-03-08 來源:TDK 責任編輯:wenwei

【導讀】隨著智能手機和TWS等移動設(shè)備日趨小型化和高功能化,設(shè)備和集成電路(IC)對ESD(靜電放電)和浪涌的抗擾性越來越弱。此外,這些移動設(shè)備被要求支持觸摸操作和可穿戴設(shè)計的機會也逐漸增多,因此采取ESD保護措施變得空前重要,這也極大地促進了ESD保護元件的應用。


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隨著智能手機和TWS等移動設(shè)備日趨小型化和高功能化,設(shè)備和集成電路(IC)對ESD(靜電放電)和浪涌的抗擾性越來越弱。此外,這些移動設(shè)備被要求支持觸摸操作和可穿戴設(shè)計的機會也逐漸增多,因此采取ESD保護措施變得空前重要,這也極大地促進了ESD保護元件的應用。


作為ESD防護元器件的領(lǐng)先供應商,TDK一直致力于豐富貼片壓敏電阻系列的產(chǎn)品線。本期推文將通過實際應用案例闡述ESD侵入設(shè)備時會引發(fā)的故障,并給出基于貼片壓敏電阻的ESD防護對策。


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貼片壓敏電阻是一種主要基于氧化鋅材料的陶瓷半導體產(chǎn)品。如下圖所示,其采用了積層結(jié)構(gòu)設(shè)計,可通過調(diào)整積層數(shù)量來控制擊穿電壓和靜電容量。它是一種具有非線性伏安特性的電阻元件,當施加電壓超過一定值時電阻值會急劇減少。而且壓敏電阻相當于兩個串聯(lián)的齊納二極管,沒有極性。


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我們將通過實驗驗證當ESD侵入實際設(shè)備上搭載的LED時,在安裝和不安裝ESD保護元件(有無貼片壓敏電阻)的條件下,觀察LED的點亮有何變化。實際測量時的ESD靜電放電采用基于IEC61000-4-2標準的人體靜電放電模型(HBM)給搭載LED的設(shè)備施加帶電電荷。(參見圖1和圖2)


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圖1:測量條件


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圖2:測量設(shè)置


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以下表格和視頻顯示了搭載LED的設(shè)備在安裝了貼片壓敏電阻時的ESD試驗結(jié)果。


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表1:LED在有貼片壓敏電阻保護的情況下(測試條件1),即使ESD放電從1kV增加到8kV,也能保持正常工作(正常閃爍)。


LED在有貼片壓敏電阻保護的情況下(表1的測試條件1),即使ESD放電從1kV增加到8kV,也能保持正常工作(正常閃爍)。但是在被測設(shè)備未安裝任何ESD保護器件的情況下(表2的測試條件2),LED在ESD放電達到4kV-6kV就出現(xiàn)了短暫熄滅,并且在ESD放電達到7kV時完全熄滅。


試驗結(jié)果表明,被測設(shè)備上的LED會受到ESD的影響,同時也證實了貼片壓敏電阻的使用能夠保護設(shè)備上的LED免受ESD的影響。


(a)LED正常閃爍

(無損壞)

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(b)LED短暫熄滅

(即將損壞)

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(c)LED完全熄滅

(完全損壞)

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*"嘀嗒"聲是施加ESD的放電聲音。


*此產(chǎn)品的LED燈閃爍是正常現(xiàn)象,不是由于施加ESD造成的。


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TDK的積層貼片壓敏電阻主要適用于消費類和車載電子設(shè)備,在產(chǎn)品系列方面,我們面向消費類應用的最小尺寸為EIA01005(0.4x0.2mm);面向車載應用的最小元件尺寸為EIA0402(1.0x0.5mm),并且都已實現(xiàn)量產(chǎn)。


使用TDK的積層貼片壓敏電阻可節(jié)省板載空間,實現(xiàn)高自由度的靈活安裝配置。此外,面向車載應用的積層貼片壓敏電阻還滿足AEC-Q200標準,可提供125℃和150℃的最高工作溫度選項,方便各位根據(jù)應用自行選擇以滿足高可靠性的要求。


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