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常用電阻分兩(liang) 種,線繞電阻和膜式電阻。往簡單裏理解,膜式電阻的工藝是在骨架上做噴塗導電塗層,塗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(si) 的。
通過這兩(liang) 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,導電塗層就如人頭上的頭發,高壓過來,就如拿個(ge) 鑷子,刺溜薅一綹,就少一塊頭發,露出一塊頭皮。頭發就是那導電的塗層,導電的東(dong) 西少了,自然阻抗就會(hui) 變大了。多刺溜刺溜的薅幾下,弄成個(ge) 截斷的禿瓢地帶,那就徹底斷路了。
如果是線繞電阻,就是看成繞製的線圈,既然是繞製,就會(hui) 有電感,突變的電脈衝(chong) ,上升沿很陡,電感的作用導致傳(chuan) 導不過去,就會(hui) 加之於(yu) 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(hui) 變小。
以上兩(liang) 種情況,描述的都是大電壓,小電流的情況才會(hui) 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。
我如上解釋了之後,朋友又提出一個(ge) 問題,問“那一個(ge) 具體(ti) 的電阻,如何判定其抗ESD的電壓大小?”而且找出了幾個(ge) 指標,問這幾個(ge) 指標與(yu) ESD 有沒關(guan) 係。
Maximum Working Voltage 50V
Maximum Overload Voltage 100V
這兩(liang) 個(ge) 數值與(yu) ESD耐壓是沒關(guan) 係的。工作耐壓的電壓是持續性的,而且能量較大,會(hui) 有較大的持續電流,電子器件的燒毀主要是因為(wei) 電流流過導致的發熱Q=I2 R,而ESD是尖峰式脈衝(chong) ,時間短,電壓高,能量小。這裏的50V、100V都是針對工作耐壓的。而工作耐壓的損傷(shang) 都是熱損傷(shang) ,熱損傷(shang) 的結果就可以想象了,膜式電阻的熱損傷(shang) 一般是直接燒斷了。線繞電阻的熱損傷(shang) 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(ge) 過程很短,很快就也會(hui) 把導電絲(si) 燒斷了。
一般電阻的工作耐壓,直插電阻在120-150V左右(僅(jin) 是參考值,對不同的工藝的會(hui) 有差別),比如同一個(ge) 阻值的電阻,封裝小的和封裝大的也會(hui) 有差別,貼片電阻工作耐壓會(hui) 更小一點。
而對於(yu) 電阻的抗ESD損傷(shang) 的電壓值,一般電阻的datasheet都是不給出來的,因為(wei) 一點半點的靜電是沒問題的,但萬(wan) 一真打得多了,打壞也是完全可能的。如果真有這方麵問題,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,隻好躲得起吧…
下麵是評論區的一些評論和回複內(nei) 容:
遊客:
直接用靜電儀(yi) 打一下,測一下峰值電流,選一個(ge) 滿足峰值功率降額的電阻就好了。這個(ge) 很複雜嗎?
武曄卿回複:
這麽(me) 考慮這個(ge) 問題是不對的。電阻的電壓要考慮兩(liang) 個(ge) 。一個(ge) 是您剛提到的從(cong) 功率角度考慮,這是其工作電壓;他的損傷(shang) 機理是熱損傷(shang) ,電流導致的;第二個(ge) 是從(cong) 工藝角度考慮,電壓高了後會(hui) 破壞其結構,是電壓導致的,電流很小。
遊客:
武老師,個(ge) 人認為(wei) 加TVS固然是好,不過增加成本,或許可以考慮加大電阻值, 或者是加濾波電容,加磁珠,這樣的低成本的方式來避免。
遊客:
電路中最基礎並且用的最多的元件要數電阻,電阻在電路中主要是產(chan) 生壓降,關(guan) 於(yu) 電路中電阻與(yu) 電壓問題在電路設計中很重要。
遊客:
電阻器都有額定功率值的,電阻上的最大電壓應該根據電阻的額定功率來估算,相同封裝的電阻,不同的電阻值能承受的電壓不同。
遊客:
一般來說,電阻器都有額定功率值的,電阻上的最大電壓應該根據電阻的額定功率來估算,相同封裝的電阻,不同的電阻值能承受的電壓不同,所以用最大工作電壓來描述電阻的參數是不合適的。0603電阻的額定功率很小,小阻值的電阻放在端口打靜電很容易打化壞,應該在端口放置防靜電管。
遊客:
分析的有道理,有用。再比如二極管過流、反向過壓損壞後的狀態是短路?還是斷路?危害會(hui) 是什麽(me) ?環境溫度的變化對電子元器件會(hui) 帶來什麽(me) 後果?如果研究到位,可以預測後果,提前采取保護。像玉兔的環境惡劣,提前理論分析、預測就可以采取對策保護,克服難關(guan) ……極需要這樣的細致分析。
遊客:
高壓過來,就如拿個(ge) 鑷子,刺溜薅一綹,就少一塊頭發,露出一塊頭皮。導致這個(ge) 的原因是什麽(me) ? 電阻是串聯在通路上的,除非有放電,否則電阻上的電壓差就是0V; 另:電阻的最高工作電壓和過載電壓並不是熱損傷(shang) 的限製,熱損傷(shang) 的限製是有功率來限製的。