В. Воробьев, Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

    На теле человека, типичная емкость которого 150 пФ, может накопиться заряд до 3 мкКл. В соответствии с формулой U = Q/C, напряжение разряда может составить до 30 кВ, но обычно это 0,55,0 кВ. Большинство микроэлектронных изделий выходят из строя при воздействии импульса 2500 В. В то же время, человек может даже не почувствовать статический разряд от напряжения менее 3500 В. Энергию разряда можно рассчитать по формуле W = 1/2xCU2 [1].

Рис. 1. Схема ESD-генератора

    Стандарт Европейского экономического сообщества IEC1000-4-2 описывает требования устойчивости и методы испытаний для электронного оборудования, подвергнутого разряду статического электричества (ESD). Схема испытательного генератора представлена на рис. 1. Ток во время разряда статического электричества достигает 45 А за время, меньшее 1 нс (рис. 2). Вторичным эффектом является образование высокого электрического и магнитного поля.

Рис. 2. Форма разрядного тока при ESD

    Наиболее общий метод ESD-защиты (рис. 3) основывается на создании отводящего канала разрядного тока при превышении максимально допустимого напряжения и экранировании прибора от электромагнитных полей, создаваемых ESD.

Рис. 3. Защита от ESD

    В качестве токоотводящих элементов ESD-защиты могут использоваться импульсные стабилитроны, TVS- (Transient Voltage Suppression) диоды и металло-оксидные многослойные SMD-варисторы фирмы "S+M".

    Более десяти лет многослойные варисторы (MLV multilayer varistors) ряда SIOV®-CN фирмы "S+M" успешно используются в широком спектре приложений в качестве компонентов подавления перенапряжений. Они стали наиболее популярным компонентами защиты от разряда статического электричества (ESD) в следующих областях:
производство сотовых телефонов и аксессуаров к ним; автомобилестроение (подушки безопасности, бесконтактные ключи, авторадиосистемы, системы ABS); порты настольных компьютеров и ноутбуков; видеомагнитофоны, телевизионные установки, спутниковые приемники, настольные компьютерные системы; индустриальное и торговое терминальное оборудование.

    Например, в области производства сотовых телефонов многослойные варисторы можно считать уже стандартом в защите от ESD. Здесь CN-варисторы могут надежно защищать от разряда статического электричества следующие изделия:
клавиатуры; разъемы для подключения факса и модема; соединители портативных батарейных источников питания; зарядные устройства; входы чувствительных интегральных схем и входы/выходы микропроцессоров.

    Малое время срабатывания, высокая надежность, отличные пиковые электрические характеристики в широком диапазоне рабочей температуры при малых размерах ставят многослойные варисторы на первое место при выборе элементов защиты от ESD.

    Кроме того, "S+M" предлагает типы варисторов, специально разработанные для защиты линий телесвязи и автомобильных систем. Дополнительно, "S+M" разработала варисторы с определенными уровнями емкостей, которые могут использоваться как для ESD-защиты, так и для обеспечения стандартов Электромагнитной Совместимости (ЭМС).

Рис. 4. Благодаря многослойной структуре, CN-варисторы имеют время срабатывания менее 500 пс

    Требуемое для ESD-защиты время срабатывания меньше 1 нс достигается, с одной стороны, за счет используемой для изготовления варисторов керамики. С другой стороны, индуктивность выводов дисковых варисторов увеличивает это значение до нескольких наносекунд. Благодаря многослойной структуре варисторов SIOV-CN и их SMD-исполнению, достигается время срабатывания менее 500 пс. В то же время, необходимо минимизировать индуктивности проводников при расположении SIOV-CN-варистора на печатной плате.

Рис. 5. Сравнение варисторов SIOV-CN и TVS-диодов Таблица. Сравнение характеристик SIOV-CN-варисторов и TVS-диодов Напряжение фиксации 11 В при токе 1мА 22 В при токе 1 мА Тип CN1206M6G варистор 400 Вт TVS CN1206K14G варистор 400 Вт TVS Размер, мм 3,4 х 1,75 5,59 х 3,93 3,4 х 1,75 5,59 х 3,93 Площадь, мм2 5,95 21,97 5,95 21,97 Напряжение фиксации, В 25 (1А) 21,7 (106 А) 38 (1 А) 39,3 (59 А) Пиковый ток*, А
25°C 60°C 125°C  
200
200
200  
106
90
70  
200
200
200  
59
50
39 Температура уменьшения пикового тока, °С >125 >25 >125 >25 Поглощаемая энергия, Дж 0,4 Дж 2 мс 0,4 Дж 10/1000 мкс 0,5 Дж 2 мс 0,4 Дж 10/1000 мкс Пиковая мошность, Вт 11 000 2 000 16 000 2 000 Емкость, пФ 800 1 550 700 800

    Приводимые на рис. 5 и в таблице сравнительные характеристики показывают отличительные черты варисторов серии CN по сравнению с TVS-диодами.
TVS-диоды

    Преимущества:
Наличие малых напряжений фиксации.

    Недостатки:
Предельные характеристики ухудшаются при температуре > 25°C. Больший размер (корпуса SOD, SOT). SIOV многослойные варисторы серии CN

    Преимущества:
Двунаправленная ВАХ. Большой пиковый ток. Предельные характеристики не зависят от температуры до 125C. Большая пиковая мощность рассеивания. Требуется меньшая площадь по сравнению с TVS-диодами. Заказная емкость для различных приложений (сотовые телефоны, линии передачи данных и т. д.).

    Недостатки:
Более высокое напряжение фиксации.

Литература
Motorola: TVS/Zener Device Data, 1/98. Chapter 10 "Transient Voltage Suppression". Siemens Matsushita Components. CD "Data Library Book 1999".

"ПЛАТАН КОМПОНЕНТС" Москва
Тел./факс (095) 417-5245, 417-8645