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电路设计中的电阻与电压问题讲解

作者:dolphin时间:2017-04-13

常用电阻分两种,线绕电阻和膜式电阻。往简单里理解,膜式电阻的工艺是在骨架上做喷涂导电涂层,涂层材料当然是有一定电阻率的;线绕电阻的工艺是在骨架上缠绕环形螺旋状电阻丝的。
线绕电阻如图:


膜式电阻如图:


通过这两种结构,其实就很容易的可以分析出,在静电电压的作用下,电阻可能发生的问题了。对膜式电阻,用形象的理解,导电涂层就如人头上的头发,高压过来,就如拿个镊子,刺溜薅一绺,就少一块头发,露出一块头皮。头发就是那导电的涂层,导电的东西少了,自然阻抗就会变大了。多刺溜刺溜的薅几下,弄成个截断的秃瓢地带,那就彻底断路了。
如果是线绕电阻,就是看成绕制的线圈,既然是绕制,就会有电感,突变的电脉冲,上升沿很陡,电感的作用导致传导不过去,就会加之于绕组的线间,线间的间距又比较小,容易击穿,一旦击穿,线间短路,阻值会变小。
以上两种情况,描述的都是大电压,小电流的情况才会发生的事情。这种状态的特征,静电都具备,是其非常经典的失效机理。
我如上解释了之后,朋友又提出一个问题,问“那一个具体的电阻,如何判定其抗ESD的电压大小?”而且找出了几个指标,问这几个指标与ESD 有没关系。
Maximum Working Voltage 50V
Maximum Overload Voltage 100V
这两个数值与ESD耐压是没关系的。工作耐压的电压是持续性的,而且能量较大,会有较大的持续电流,电子器件的烧毁主要是因为电流流过导致的发热Q=I2R,而ESD是尖峰式脉冲,时间短,,电压高,能量小。这里的50V、100V都是针对工作耐压的。而工作耐压的损伤都是热损伤,热损伤的结果就可以想象了,膜式电阻的热损伤一般是直接烧断了。线绕电阻的热损伤是电阻先变小,原因是绕线间的绝缘层烧化导致线间短路,但这个过程很短,很快就也会把导电丝烧断了。
一般电阻的工作耐压,直插电阻在120-150V左右(仅是参考值,对不同的工艺的会有差别),比如同一个阻值的电阻,封装小的和封装大的也会有差别,贴片电阻工作耐压会更小一点。
而对于电阻的抗ESD损伤的电压值,一般电阻的 datasheet都是不给出来的,因为一点半点的静电是没问题的,但万一真打得多了,打坏也是完全可能的。如果真有这方面问题,最好的办法是加保护通路,在电阻之前,对地加静电防护的TVS管。既然咱小电阻惹不起,只好躲得起吧…



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