電路保護板設計的電阻與電壓探討
來源：網(wǎng)絡
2019-01-05 10:19
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前兩日，遠方的朋友問我一個問題，在某IC卡電路的輸入端串接了0603的100歐電阻，端口打靜電多次后，阻值就變大成了幾千歐。我問下是否是膜式電阻，回答確認說是。下面就是出現(xiàn)此問題的原因了。
常用電阻分兩種，線繞電阻和膜式電阻。往簡單里理解，膜式電阻的工藝是在骨架上做噴涂導電涂層，涂層材料當然是有一定電阻率的；線繞電阻的工藝是在骨架上纏繞環(huán)形螺旋狀電阻絲的。
通過這兩種結(jié)構(gòu)，其實就很容易的可以分析出，在靜電電壓的作用下，電阻可能發(fā)生的問題了。對膜式電阻，用形象的理解，導電涂層就如人頭上的頭發(fā)，高壓過來，就如拿個鑷子，刺溜薅一綹，就少一塊頭發(fā)，露出一塊頭皮。頭發(fā)就是那導電的涂層，導電的東西少了，自然阻抗就會變大了。多刺溜刺溜的薅幾下，弄成個截斷的禿瓢地帶，那就徹底斷路了。
如果是線繞電阻，就是看成繞制的線圈，既然是繞制，就會有電感，突變的電脈沖，上升沿很陡，電感的作用導致傳導不過去，就會加之于繞組的線間，線間的間距又比較小，容易擊穿，一旦擊穿，線間短路，阻值會變小。
以上兩種情況，描述的都是大電壓，小電流的情況才會發(fā)生的事情。這種狀態(tài)的特征，靜電都具備，是其非常經(jīng)典的失效機理。
我如上解釋了之后，朋友又提出一個問題，問“那一個具體的電阻，如何判定其抗ESD的電壓大??？”而且找出了幾個指標，問這幾個指標與ESD 有沒關(guān)系。
Maximum Working Voltage 50V
Maximum Overload Voltage 100V
這兩個數(shù)值與ESD耐壓是沒關(guān)系的。工作耐壓的電壓是持續(xù)性的，而且能量較大，會有較大的持續(xù)電流，電子器件的燒毀主要是因為電流流過導致的發(fā)熱Q=I2R，而ESD是尖峰式脈沖，時間短，，電壓高，能量小。這里的50V、100V都是針對工作耐壓的。而工作耐壓的損傷都是熱損傷，熱損傷的結(jié)果就可以想象了，膜式電阻的熱損傷一般是直接燒斷了。線繞電阻的熱損傷是電阻先變小，原因是繞線間的絕緣層燒化導致線間短路，但這個過程很短，很快就也會把導電絲燒斷了。
一般電阻的工作耐壓，直插電阻在120-150V左右（僅是參考值，對不同的工藝的會有差別），比如同一個阻值的電阻，封裝小的和封裝大的也會有差別，貼片電阻工作耐壓會更小一點。
而對于電阻的抗ESD損傷的電壓值，一般電阻的 datasheet都是不給出來的，因為一點半點的靜電是沒問題的，但萬一真打得多了，打壞也是完全可能的。如果真有這方面問題，最好的辦法是加保護通路，在電阻之前，對地加靜電防護的TVS管。既然咱小電阻惹不起，只好躲得起吧…
常用電阻分兩種，線繞電阻和膜式電阻。往簡單里理解，膜式電阻的工藝是在骨架上做噴涂導電涂層，涂層材料當然是有一定電阻率的；線繞電阻的工藝是在骨架上纏繞環(huán)形螺旋狀電阻絲的。
通過這兩種結(jié)構(gòu)，其實就很容易的可以分析出，在靜電電壓的作用下，電阻可能發(fā)生的問題了。對膜式電阻，用形象的理解，導電涂層就如人頭上的頭發(fā)，高壓過來，就如拿個鑷子，刺溜薅一綹，就少一塊頭發(fā)，露出一塊頭皮。頭發(fā)就是那導電的涂層，導電的東西少了，自然阻抗就會變大了。多刺溜刺溜的薅幾下，弄成個截斷的禿瓢地帶，那就徹底斷路了。
如果是線繞電阻，就是看成繞制的線圈，既然是繞制，就會有電感，突變的電脈沖，上升沿很陡，電感的作用導致傳導不過去，就會加之于繞組的線間，線間的間距又比較小，容易擊穿，一旦擊穿，線間短路，阻值會變小。
以上兩種情況，描述的都是大電壓，小電流的情況才會發(fā)生的事情。這種狀態(tài)的特征，靜電都具備，是其非常經(jīng)典的失效機理。
我如上解釋了之后，朋友又提出一個問題，問“那一個具體的電阻，如何判定其抗ESD的電壓大??？”而且找出了幾個指標，問這幾個指標與ESD 有沒關(guān)系。
Maximum Working Voltage 50V
Maximum Overload Voltage 100V
這兩個數(shù)值與ESD耐壓是沒關(guān)系的。工作耐壓的電壓是持續(xù)性的，而且能量較大，會有較大的持續(xù)電流，電子器件的燒毀主要是因為電流流過導致的發(fā)熱Q=I2R，而ESD是尖峰式脈沖，時間短，，電壓高，能量小。這里的50V、100V都是針對工作耐壓的。而工作耐壓的損傷都是熱損傷，熱損傷的結(jié)果就可以想象了，膜式電阻的熱損傷一般是直接燒斷了。線繞電阻的熱損傷是電阻先變小，原因是繞線間的絕緣層燒化導致線間短路，但這個過程很短，很快就也會把導電絲燒斷了。
一般電阻的工作耐壓，直插電阻在120-150V左右（僅是參考值，對不同的工藝的會有差別），比如同一個阻值的電阻，封裝小的和封裝大的也會有差別，貼片電阻工作耐壓會更小一點。
而對于電阻的抗ESD損傷的電壓值，一般電阻的 datasheet都是不給出來的，因為一點半點的靜電是沒問題的，但萬一真打得多了，打壞也是完全可能的。如果真有這方面問題，最好的辦法是加保護通路，在電阻之前，對地加靜電防護的TVS管。既然咱小電阻惹不起，只好躲得起吧…
