貼片壓敏電阻如何保護LED免受ESD的影響？

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(jìn)了ESD保護元件的應(yīng)用。

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(jìn)了ESD保護元件的應(yīng)用。

作為ESD防護元器件的領(lǐng)先供應(yīng)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(yīng)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。

貼片壓敏電阻是一種主要基于氧化鋅材料的陶瓷半導(dǎo)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(dāng)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(dāng)于兩個串聯(lián)的齊納二極管，沒有極性。

我們將通過實驗驗證當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)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）

圖1：測量條件

圖2：測量設(shè)置

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。

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(dá)到4kV-6kV就出現(xiàn)了短暫熄滅，并且在ESD放電達(dá)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）

（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(chǎn)品的LED燈閃爍是正?，F(xiàn)象，不是由于施加ESD造成的。

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(yīng)用的最小尺寸為EIA01005（0.4x0.2mm）；面向車載應(yīng)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(yīng)用的積層貼片壓敏電阻還滿足AEC-Q200標(biāo)準(zhǔn)，可提供125℃和150℃的最高工作溫度選項，方便各位根據(jù)應(yīng)用自行選擇以滿足高可靠性的要求。