В. Воробьев, v-valeri@platan.ru

    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

    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

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

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