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        電路設計中的電阻與電壓問題

        作者:MCU   來源:不詳   點擊數:  更新時間:2014年08月03日   【字體:

               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形螺旋狀電阻絲的。
                
        線繞電阻如圖:





                 
        膜式電阻如圖:



         

         

                通過這兩種結構,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,高壓過來,就如拿個鑷子,刺溜薅一綹,就少一塊頭發,露出一塊頭皮。頭發就是那導電的涂層,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生的事情。這種狀態的特征,靜電都具備,是其非常經典的失效機理。

         

                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 有沒關系。

                Maximum Working Voltage   50V

                Maximum Overload Voltage  100V
         

                這兩個數值與ESD耐壓是沒關系的。工作耐壓的電壓是持續性的,而且能量較大,會有較大的持續電流,電子器件的燒毀主要是因為電流流過導致的發熱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…

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