实际设备中的ESD防护示例|基于贴片压敏电阻的LED保护

实际设备中的ESD防护示例 | 基于贴片压敏电阻的LED保护

电压/电流/过热保护器件

电压保护器件

贴片压敏电阻/陶瓷瞬时电压抑制器

随着智能手机和TWS等移动设备日趋小型化和高功能化，设备和集成电路 (IC) 对ESD（静电放电）和浪涌的抗扰性越来越弱。此外，这些移动设备被要求支持触摸操作和可穿戴设计的机会也逐渐增多，因此采取ESD保护措施变得空前重要，这也极大地促进了ESD保护元件的应用。

作为ESD防护元器件的领先供应商，TDK一直致力于丰富贴片压敏电阻系列的产品线。本文将通过实际应用案例阐述ESD侵入设备时会引发的故障，并给出基于贴片压敏电阻的ESD防护对策。

关于压敏电阻

贴片压敏电阻是一种主要基于氧化锌材料的陶瓷半导体产品
。
如下图所示，其采用了积层结构设计，可通过调整积层数量来控制击穿电压和静电容量。

它是一种具有非线性伏安特性的电阻元件，当施加电压超过一定值时电阻值会急剧减少。

而且压敏电阻相当于两个串联的齐纳二极管，没有极性。

●贴片压敏电阻的内部结构

●贴片压敏电阻的等效电路

●贴片压敏电阻和齐纳二极管的伏安特性比较

实际应用中的ESD测量

我们将通过实验验证当ESD侵入实际设备上搭载的LED时，在安装和不安装ESD保护元件（有无贴片压敏电阻）的条件下，LED的点亮有何变化。
实际测量时的ESD静电放电采用基于IEC61000-4-2标准的人体静电放电模型 (HBM)给搭载LED的设备施加带电电荷。（参见图2和图3）

图2:测量条件

ESD试验条件

● IEC61000-4-2（150pF, 330Ω）
● 接触放电：1kV～8kV
● ESD放电次数：10次，每次间隔1秒

图3:测量设置

测量结果

图表和视频显示了搭载LED的设备在安装了贴片压敏电阻时的ESD试验结果（参见图4）。
LED在有贴片压敏电阻保护的情况下（图4的测试条件1），即使ESD放电从1kV增加到8kV，也能保持正常工作（正常闪烁）。
但是在被测设备未安装任何ESD保护器件的情况下（图4的测试条件2），LED在ESD放电达到4kV-6kV就出现了短暂熄灭，并且在ESD放电达到7kV时完全熄灭。
试验结果表明，被测设备上的LED会受到ESD的影响，同时也证实了贴片压敏电阻的使用能够保护设备上的LED免受ESD的影响。

图4：测量结果

测量条件	1kV	2kV	3kV	4kV	5kV	6kV	7kV	8kV
1）有保护器件	（a）	（a）	（a）	（a）	（a）	（a）	（a）	（a）
2）无保护器件	（a）	（a）	（a）	（b）	（b）	（b）	（c）	-

LED在有贴片压敏电阻保护的情况下
（测试条件1），
即使ESD放电从1kV增加到8kV，
也能保持正常工作（正常闪烁）。

（a）LED正常闪烁
(无损坏)

（b）LED短暂熄灭
(即将损坏)

（c）LED完全熄灭
(完全损坏)

*"嘀嗒"声是施加ESD的放电声音。
*此产品的LED灯闪烁是正常现象，不是由于施加ESD造成的。

产品介绍

TDK的积层贴片压敏电阻主要适用于消费类和车载电子设备。
在产品系列方面，我们面向消费类应用的最小尺寸为EIA01005（0.4x0.2mm）；面向车载应用的最小元件尺寸为EIA0402（1.0x0.5mm），并且都已实现量产。
使用TDK的积层贴片压敏电阻可节省板载空间，实现高自由度的灵活安装配置。
此外，面向车载应用的积层贴片压敏电阻还满足AEC-Q200标准，可提供125 ℃和150 ℃的最高工作温度选项，方便客户根据应用自行选择以满足高可靠性的要求。

Product Lineup for LED

尺寸 mm [inch]	型号	压敏电压 V1mA [V]	最大容许电路电压 Vdc [V]	IEC61000-4-2 (Contact) 150pF/330ohm	使用温度范围 [℃]	AEC-Q200
0402 [01005]	AVRM0402C120MT330N	12	5.5	8kV(Level4)	-40 to +85
0603 [0201]	AVRM0603C080MT101N	8	5.5	8kV(Level4)	-40 to +85
	AVRM0603C120MT101N	12	5.5	8kV(Level4)	-40 to +85
1005 [0402]	AVR-M1005C080MTAAB	8	5.5	8kV(Level4)	-40 to +85
	AVR-M1005C120MTACC	12	7.5	8kV(Level4)	-40 to +85
	B72590D0150H060 (LED)	23	15	8kV(Level4)	-40 to +85
	AVRH10C270KT350NA8	27	19	25kV	-55 to +150	✔
	AVRH10C390KT500NA8	39	28	25kV	-55 to +150	✔
	B72590D0360B060	45	36	8kV(Level4)	-40 to +85
	B72590D0201B060	600	200	8kV(Level4)	-40 to +85
1608 [0603]	AVR-M1608C220KT2AB	22	16	25kV	-40 to +125	✔
	AVRM1608C720KT750M	72	53	25kV	-55 to +150	✔
2012 [0805]	AVR-M2012C220KT6AB	22	16	25kV	-40 to +125	✔
	AVRM2012C720KT201M	72	53	25kV	-55 to +150	✔

审核编辑：汤梓红