貼片壓敏電阻如何保護LED免受ESD的影響？

隨著(zhù)智能手機和TWS等移動(dòng)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(lái)越弱。此外，這些移動(dòng)設備被要求支持觸摸操作和可穿戴設計的機會(huì )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保護元件的應用。

隨著(zhù)智能手機和TWS等移動(dòng)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(lái)越弱。此外，這些移動(dòng)設備被要求支持觸摸操作和可穿戴設計的機會(huì )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(xiàn)。本期推文將通過(guò)實(shí)際應用案例闡述ESD侵入設備時(shí)會(huì )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體產(chǎn)品。如下圖所示，其采用了積層結構設計，可通過(guò)調整積層數量來(lái)控制擊穿電壓和靜電容量。它是一種具有非線(xiàn)性伏安特性的電阻元件，當施加電壓超過(guò)一定值時(shí)電阻值會(huì )急劇減少。而且壓敏電阻相當于兩個(gè)串聯(lián)的齊納二極管，沒(méi)有極性。

我們將通過(guò)實(shí)驗驗證當ESD侵入實(shí)際設備上搭載的LED時(shí)，在安裝和不安裝ESD保護元件（有無(wú)貼片壓敏電阻）的條件下，觀(guān)察LED的點(diǎn)亮有何變化。實(shí)際測量時(shí)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(jiàn)圖1和圖2）

圖1：測量條件

圖2：測量設置

以下表格和視頻顯示了搭載LED的設備在安裝了貼片壓敏電阻時(shí)的ESD試驗結果。

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就出現了短暫熄滅，并且在ESD放電達到7kV時(shí)完全熄滅。

試驗結果表明，被測設備上的LED會(huì )受到ESD的影響，同時(shí)也證實(shí)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。

（a）LED正常閃爍

（無(wú)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(lèi)和車(chē)載電子設備，在產(chǎn)品系列方面，我們面向消費類(lèi)應用的最小尺寸為EIA01005（0.4x0.2mm）；面向車(chē)載應用的最小元件尺寸為EIA0402（1.0x0.5mm），并且都已實(shí)現量產(chǎn)。

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