靜電對(duì)策中，積層貼片壓敏電阻與積層貼片電容器的比較

利用積層貼片陶瓷片式電容器采取靜電對(duì)策

作為設(shè)備的靜電對(duì)策，使用保護(hù)器件。為了保護(hù)IC、電子器件，保護(hù)器件被設(shè)置在電路上，保護(hù)IC、周邊電子器件，使其免遭從開(kāi)關(guān)、耳機(jī)插孔等侵入的靜電的損壞。保護(hù)器件被分為4大類(lèi)，可以舉出齊納二極管（TVS二極管）、積層貼片壓敏電阻、ESD抑制器、積層貼片陶瓷片式電容器。當(dāng)被插入的電容量沒(méi)有限制時(shí)，多使用積層貼片陶瓷片式電容器。
電容量越大積層貼片陶瓷片式電容器的靜電吸收能力越強(qiáng)，因此選擇電容量更大的器件。然而，如果因終端用戶(hù)的設(shè)計(jì)變更切換為通信速度更快的IC等，受大的電容量的影響，信號(hào)有時(shí)會(huì)失真（圖1）。為了改善這種情況，替換為電容量小的積層貼片陶瓷片式電容器時(shí)，靜電對(duì)策可能變得不充分。此時(shí)，必須選擇積層貼片陶瓷片式電容器以外的保護(hù)器件。
本資料說(shuō)明各種保護(hù)器件的特征、積層貼片陶瓷片式電容器與積層貼片壓敏電阻的靜電吸收能力的不同。

通信速度：Low

通信速度：High

圖1通信速度的不同引起信號(hào)失真

齊納?TVS二極管和壓敏電阻的區(qū)別是什么？使用時(shí)應(yīng)進(jìn)行比較的4個(gè)要點(diǎn)

ESD對(duì)策上使用的各種保護(hù)器件的特征

為了保護(hù)半導(dǎo)體元件、電路，使其免遭ESD等的浪涌電流的損壞，使用積層貼片陶瓷片式電容器、ESD抑制器、TVS二極管、積層貼片壓敏電阻等保護(hù)器件。以下總結(jié)了這些特征(表1)。

a. 無(wú)保護(hù)器件

d. TVS二極管

b. ESD抑制器

e. 積層貼片壓敏電阻(AVR-M0603型號(hào))

c. 積層貼片陶瓷片式電容器（0.1μF）

圖2 將各種ESD保護(hù)元件嵌入電路時(shí)的ESD波形（ESD吸收波形）

圖2表示使用了各種保護(hù)器件時(shí)的ESD吸收波形。依據(jù)IEC61000-4-2，使用HBM(Human Body Model：人體模型）發(fā)生ESD波形，評(píng)價(jià)了利用保護(hù)器件吸收靜電的能力。橫坐標(biāo)表示時(shí)間(ns)，縱坐標(biāo)表示電壓(V)。認(rèn)為電壓是靜電發(fā)生時(shí)施加在IC上的電壓，可以說(shuō)電壓值越小，保護(hù)靜電損壞的能力越強(qiáng)。

沒(méi)有保護(hù)器件時(shí)（ESD模擬器充電電壓8kV、150pF/330Ω、接觸放電），呈急劇產(chǎn)生初期峰值電壓上升后，電壓值慢慢下降的脈沖浪涌波形，峰值電壓(Vpeak)甚至達(dá)到1,500V，30ns至100ns的平均電壓(Vave)也為400V的水平。

ESD抑制器是在升高施加電壓時(shí)，在某一電壓短路電流急劇流出型號(hào)的保護(hù)元件，將該電壓叫做觸發(fā)電壓。ESD抑制器可將Vave抑制到29V，但因?yàn)橛|發(fā)電壓的關(guān)系，Vpeak只能抑制到500V左右。

電容量成分充入ESD的放點(diǎn)電荷，積層貼片陶瓷片式電容器抑制電壓。為此，電容量越大，ESD抑制能力越強(qiáng)。雖然可將Vpeak抑制到大約23V，但其后為了放出充入的電荷，幾百納秒后發(fā)生大的電壓峰值。

TVS二極管是從齊納二極管（穩(wěn)壓二極管）派生出的ESD對(duì)策用保護(hù)器件，也被稱(chēng)作瞬態(tài)電壓抑制器。ESD吸收波形無(wú)論Vpeak還是Vave都低，表現(xiàn)出優(yōu)越的特性。

積層貼片壓敏電阻也與TVS二極管一樣，表現(xiàn)出Vpeak和Vave都低的特性。除此之外，由于積層貼片壓敏電阻具有電容量成分，在Vpeak的抑制上比TVS二極管更有利。但是，由于積層貼片壓敏電阻具有電容量越大ESD抑制效果也越大的趨勢(shì)，在不能設(shè)置過(guò)大電容量的高速信號(hào)電路上，TVS二極管表現(xiàn)出更優(yōu)越的特性。

另外，圖3表示每個(gè)應(yīng)用的最佳保護(hù)器件圖。橫坐標(biāo)表示信號(hào)速度，縱坐標(biāo)表示靜電吸收性能。另外，在下方表示每個(gè)規(guī)格的通信速度。可在曲線(xiàn)上選擇每個(gè)規(guī)格的最佳保護(hù)器件。在1Mbps以下的信號(hào)線(xiàn)路上，可使用積層貼片陶瓷片式電容器。想在速度更高的信號(hào)線(xiàn)路上使用時(shí)，貼片壓敏電阻、TVS二極管、ESD抑制器等適合。如Fig3所示，TDK的貼片壓敏電阻有AVRM系列和AVRL系列。AVRM系列具有大電容量、強(qiáng)靜電吸收能力的特征，在大約10kbps～100Mbps的信號(hào)線(xiàn)路上，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)的靜電吸收。另一方面，AVRL系列具有小電容量的特征，在更高頻率的大約50Mbps～大約1Gbps上，表現(xiàn)出比ESD抑制器更強(qiáng)的靜電吸收能力。
貼片保護(hù)器具有小電容量、強(qiáng)靜電吸收能力的特征，適合于TVS二極管的置換。在大約10Mbps～1Gbps上，ESD抑制器自不在話(huà)下，表現(xiàn)出比AVRL系列更強(qiáng)的靜電吸收能力。

圖3 每個(gè)應(yīng)用的最佳保護(hù)器件圖

貼片壓敏電阻擁有AVRM/AVR-M系列、AVRL系列以及AVRH系列。
AVRM/AVR-M系列擁有高靜電容量以及高靜電吸收能力的特點(diǎn)。在10kbps~10Mbps的通信線(xiàn)中可實(shí)現(xiàn)較高的靜電吸收效果。

AVRL系列擁有低靜電容量的特點(diǎn)。為此，在更快的50Mbps~1Gbps通信線(xiàn)中擁有比ESD抑制器更高的靜電吸收能力。

AVRH系列是以EIA0402(1005mm)尺寸以下的AEC-Q200為準(zhǔn)的車(chē)載用貼片壓敏電阻。

片式保護(hù)器擁有低靜電容量及高靜電吸收能力的特點(diǎn)，適用于替換TVS二極管。
在50Mbps~500Mbps的通信線(xiàn)中，其靜電吸收能力不僅優(yōu)于ESD抑制器，同時(shí)也優(yōu)于AVRL系列產(chǎn)品。

此外，相比擁有專(zhuān)業(yè)高靜電吸收能力的片式電容器CGA3EA系列更適合作為1Mbps以下較低通信線(xiàn)的靜電保護(hù)對(duì)策。

擁有優(yōu)異反復(fù)浪涌耐量的貼片壓敏電阻

電容量的不同導(dǎo)致ESD吸收波形不同

積層貼片陶瓷片式電容器因?yàn)殡娙萘康拇笮。o電吸收能力變化大。隨著電容量的增大，靜電吸收能力增強(qiáng)。圖4表示貼片電容器的各個(gè)電容量的ESD吸收波形。

圖4 積層貼片陶瓷片式電容器的各個(gè)電容量的ESD吸收波形

依據(jù)IEC61000-4-2，使用HBM(Human Body Model：人體模型）發(fā)生4kV的ESD波形，評(píng)價(jià)了利用保護(hù)器件吸收靜電的能力。橫坐標(biāo)表示時(shí)間(ns)，縱坐標(biāo)表示電壓(V)。在100pF的積層貼片陶瓷片式電容器上，Peak電壓為662V。1000pF為350V，10nF為155V，100nF為10V。雖然在100nF表現(xiàn)出非常強(qiáng)的靜電吸收能力，但在電源線(xiàn)路以外的通信線(xiàn)路上使信號(hào)失真，很多時(shí)候不能使用。另一方面，如果在100pF減小電容量，從通信速度的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，能夠在Audio、Video線(xiàn)路上使用，但幾乎沒(méi)有靜電吸收能力。為此，在電源線(xiàn)路以外采取靜電對(duì)策時(shí)，需要選擇積層貼片陶瓷片式電容器以外的保護(hù)器件。

帶ESD保護(hù)功能的陷波濾波器選型指南

具有相同電容量的積層貼片陶瓷片式電容器與積層貼片壓敏電阻的靜電吸收能力

圖5表示具有相同電容量的積層貼片陶瓷片式電容器與積層貼片壓敏電阻的ESD吸收波形。這里的曲線(xiàn)也與上述曲線(xiàn)一樣，依據(jù)IEC61000-4-2，使用HBM(Human Body Model：人體模型）發(fā)生4kV的ESD波形，評(píng)價(jià)了利用保護(hù)器件吸收靜電的能力。

圖5 具有相同電容量的積層貼片陶瓷片式電容器與積層貼片壓敏電阻的ESD吸收波形

積層貼片陶瓷片式電容器的峰值電壓為662V，而積層貼片壓敏電阻為37V，數(shù)值非常小。如前所述，在積層貼片壓敏電阻被施加靜電時(shí)，電能聚集在元件內(nèi)部。為此，為了獲得強(qiáng)的靜電吸收能力，需要大的電容量。另一方面，積層貼片壓敏電阻在施加過(guò)電壓時(shí)，具有元件自身的電阻下降的特性，因此需要大的電容量。在電容量相同的情況下，積層貼片壓敏電阻與積層貼片陶瓷片式電容器相比，具有非常強(qiáng)的靜電保護(hù)能力，因此在因?yàn)殡娙萘渴芟蓿荒苁褂觅N片電容器時(shí)，最好選擇貼片壓敏電阻。

審核編輯：彭菁