實際設備中的ESD防護示例 | 基于貼片壓敏電阻的LED保護

電壓/電流/過熱保護器件

電壓保護器件

貼片壓敏電阻/陶瓷瞬時電壓抑制器

隨著智能手機和TWS等移動設備日趨小型化和高功能化，設備和集成電路 (IC) 對ESD（靜電放電）和浪涌的抗擾性越來越弱。此外，這些移動設備被要求支持觸摸操作和可穿戴設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防護元器件的領先供應商，TDK一直致力于豐富貼片壓敏電阻系列的產品線。本文將通過實際應用案例闡述ESD侵入設備時會引發的故障，并給出基于貼片壓敏電阻的ESD防護對策。

關于壓敏電阻

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品
。
如下圖所示，其采用了積層結構設計，可通過調整積層數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的齊納二極管，沒有極性。

●貼片壓敏電阻的內部結構

●貼片壓敏電阻的等效電路

●貼片壓敏電阻和齊納二極管的伏安特性比較

實際應用中的ESD測量

我們將通過實驗驗證當ESD侵入實際設備上搭載的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，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的設備施加帶電電荷。（參見圖2和圖3）

圖2:測量條件

ESD試驗條件

● IEC61000-4-2（150pF, 330Ω）
● 接觸放電：1kV～8kV
● ESD放電次數：10次，每次間隔1秒

圖3:測量設置

測量結果

圖表和視頻顯示了搭載LED的設備在安裝了貼片壓敏電阻時的ESD試驗結果（參見圖4）。
LED在有貼片壓敏電阻保護的情況下（圖4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）。
但是在被測設備未安裝任何ESD保護器件的情況下（圖4的測試條件2），LED在ESD放電達到4kV-6kV就出現了短暫熄滅，并且在ESD放電達到7kV時完全熄滅。
試驗結果表明，被測設備上的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備上的LED免受ESD的影響。

圖4：測量結果

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）。

（a）LED正常閃爍
(無損壞)

（b）LED短暫熄滅
(即將損壞)

（c）LED完全熄滅
(完全損壞)

*"嘀嗒"聲是施加ESD的放電聲音。
*此產品的LED燈閃爍是正常現象，不是由于施加ESD造成的。

產品介紹

TDK的積層貼片壓敏電阻主要適用于消費類和車載電子設備。
在產品系列方面，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），并且都已實現量產。
使用TDK的積層貼片壓敏電阻可節省板載空間，實現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，方便客戶根據應用自行選擇以滿足高可靠性的要求。

Product Lineup for LED

審核編輯：湯梓紅