现在仍然有很多电子工程师对静电的产生及防护了解不够,往往把静电阻抗器(ESD)和用于一般电压保护的压敏电阻(EMD)混为一谈.下面就简单介绍一下压敏电阻.
压敏电阻是一种无极性过电压保护元件,无论是交流电路或直流电路,只需将压敏电阻器与被保护电器设备或元器件并联即可达到保护设备的目的.压敏电阻的缺点是 易老化和电容较高,老化是指压敏电阻内的二极管元件被击穿.由于大多数情况下P-N结过载时会造成短路,依其负载的频繁程度,压敏电阻开始吸引泄漏电流, 泄漏电流会在敏感的测试电路中引起测量数据误差,同时,特别是在额定电压高的电路中,会造成强烈发热.
压敏电阻的电容高(都在100μf以上),使它在很多情况下不能在信号传输线路中使用.电容和导线电感形成一个低通电路,会使信号极大地衰减.但频率大 约在30kHz以下的衰减可以忽略不计.但是对于要求通过USB端口与计算机连接的大多数码产品来说,一旦连接端口的电容值大于5pf时,往往会引起数据 传输出错或失败.
电子消费类、数码产品中专门的静电阻抗器ESD(静电保护元件):电压范围为〈24V,极间电容有〈2.5pf的,响应速度小于1ns,极低的漏电流,封装 主要为0603和0402.工作原理是:在电器正常工作过程中,ESD只是表现为容值极低的(一般〈5pf)容抗特性,不会对正常的电器特性产生影响,且 不会影响到电子产品的信号及数据传输;当器件两端的过电压达到预定的崩溃电压时,迅速(纳秒级)做出反应,以几何级数的量放大极间漏电流通过,从而达到吸 收、减弱静电对电路特性的干扰和影响.同时,由于ESD静电阻抗器的构成材质的特殊性,ESD往往都是通过对静电进行吸收和耗散,亦即表现为一个充放电的 过程,来达到对设备进行静电防护,所以设备中的ESD静电阻抗器都不易老化损坏.
由于国外进口电子产品时均要求通过静电测试,这就要求我们设计产品时应充分考虑ESD问题,在硬件的设计上应该注意的有以下几个方面的问题:首先,静电会通 过两种渠道在传播,一种是感应的空气放电,另外一种是传导;感应的空气放电主要防护措施是屏蔽,主要考虑结构等方面的问题;传导的防护主要是吸收,我们只 要在需要保护的端口前增加ESD即可;其次,在我们增加保护器件ESD时,尽量远离受保护的端口而尽量靠近静电到入口;在次,在设计PCB时经过ESD期 间的线路,尽量产生锐角;最后,应该重点考虑受保护器件的地线走向问题,是否也是全部纳入受保护的范畴,否则在做静电反向脉冲测试时,无法达到正向脉冲的 等级.
