贴片压敏电阻如何保护LED免受ESD的影响？

随着智能手机和TWS等移动设备日趋小型化和高功能化，设备和集成电路（IC）对ESD（静电放电）和浪涌的抗扰性越来越弱。此外，这些移动设备被要求支持触摸操作和可穿戴设计的机会也逐渐增多，因此采取ESD保护措施变得空前重要，这也极大地促进了ESD保护元件的应用。

随着智能手机和TWS等移动设备日趋小型化和高功能化，设备和集成电路（IC）对ESD（静电放电）和浪涌的抗扰性越来越弱。此外，这些移动设备被要求支持触摸操作和可穿戴设计的机会也逐渐增多，因此采取ESD保护措施变得空前重要，这也极大地促进了ESD保护元件的应用。

作为ESD防护元器件的领先供应商，TDK一直致力于丰富贴片压敏电阻系列的产品线。本期推文将通过实际应用案例阐述ESD侵入设备时会引发的故障，并给出基于贴片压敏电阻的ESD防护对策。

贴片压敏电阻是一种主要基于氧化锌材料的陶瓷半导体产品。如下图所示，其采用了积层结构设计，可通过调整积层数量来控制击穿电压和静电容量。它是一种具有非线性伏安特性的电阻元件，当施加电压超过一定值时电阻值会急剧减少。而且压敏电阻相当于两个串联的齐纳二极管，没有极性。

我们将通过实验验证当ESD侵入实际设备上搭载的LED时，在安装和不安装ESD保护元件（有无贴片压敏电阻）的条件下，观察LED的点亮有何变化。实际测量时的ESD静电放电采用基于IEC61000-4-2标准的人体静电放电模型（HBM）给搭载LED的设备施加带电电荷。（参见图1和图2）

图1：测量条件

图2：测量设置

以下表格和视频显示了搭载LED的设备在安装了贴片压敏电阻时的ESD试验结果。

表1：LED在有贴片压敏电阻保护的情况下（测试条件1），即使ESD放电从1kV增加到8kV，也能保持正常工作（正常闪烁）。

LED在有贴片压敏电阻保护的情况下（表1的测试条件1），即使ESD放电从1kV增加到8kV，也能保持正常工作（正常闪烁）。但是在被测设备未安装任何ESD保护器件的情况下（表2的测试条件2），LED在ESD放电达到4kV-6kV就出现了短暂熄灭，并且在ESD放电达到7kV时完全熄灭。

试验结果表明，被测设备上的LED会受到ESD的影响，同时也证实了贴片压敏电阻的使用能够保护设备上的LED免受ESD的影响。

（a）LED正常闪烁

（无损坏）

（b）LED短暂熄灭

（即将损坏）

（c）LED完全熄灭

（完全损坏）

*"嘀嗒"声是施加ESD的放电声音。

*此产品的LED灯闪烁是正常现象，不是由于施加ESD造成的。

TDK的积层贴片压敏电阻主要适用于消费类和车载电子设备，在产品系列方面，我们面向消费类应用的最小尺寸为EIA01005（0.4x0.2mm）；面向车载应用的最小元件尺寸为EIA0402（1.0x0.5mm），并且都已实现量产。

使用TDK的积层贴片压敏电阻可节省板载空间，实现高自由度的灵活安装配置。此外，面向车载应用的积层贴片压敏电阻还满足AEC-Q200标准，可提供125℃和150℃的最高工作温度选项，方便各位根据应用自行选择以满足高可靠性的要求。