本文對電容器的ESD(Electrostatic Discharge:靜電放電)耐性進行說明。
ESD耐性的測試方法耐性
人體和設備所攜帶的靜電向整機及電子元件放電時,由于增加了沖擊性的電磁能量,則產品必須具備一定量ESD耐力。
ESD耐性測試方法根據產生靜電的模型,分為以下三種:
①HBM
②MM
③CDM
其中,我們為您說明一般較多用作電容器ESD耐性測試方法的①HBM。
①HBM(Human Body Model:人體模型):假設由人體靜電放電時的測試
②MM(Machine Model:機械模型):假設由機械靜電放電時的測試
③CDM(Charged Device Model:帶電設備模型):假設由帶電設備靜電放電時的測試
HBM的ESD測試規格有AEC-Q200-002和IEC61000-4-2等,HBM模型常熟如下表所示因規格有所不同。

AEC-Q200-002HBM的ESD測試電路及放電電流波形如圖1、圖2所示。
(i)開關2為斷開狀態,開關1閉合,施加高壓電源,充電用電容器(Cd)存儲電量。
(ii)開關1斷開,開關2閉合,電對測試對象電容器(Cx)施加Cd存儲的電量,進行測試。
※Cx:測試對象電容器 Cd:充電用電容器 Rd:放電用電阻 Rc:保護電阻

圖1.HBM的ESD測試電路

圖2.放電電流波形
根據AEC-Q200-002,HBM的ESD測試流程如圖3所示,級分類如表1所示。根據圖3的流程進行測試,耐電壓的分級如表1所示進行分類。

圖3.HBM的ESD測試流程
表1.HBM的ESD測試流程

電容器靜電容量與ESD耐性的關系
測試對象電容器的靜電容量對電容器兩端產生的電壓有影響。

圖4.HBM的ESD測試電路
測試對象電容器的靜電容量(Cx)和兩端產生的電壓(Vx)有如下關系。

電源電壓(Vd)及充電用電容器的靜電容量(Cd)恒定時,測試對象電容器的靜電容量(Cx)越大,測試對象電容器兩端產生的電壓(Vx)越小。
因此一般的測試對象電容器靜電容量越大,ESD耐性有變大的趨勢。
實際上,如電介質的種類及厚度之類的設計上的差異,耐電壓的性能范圍也有不同,并非所有的都如上述的趨勢一樣。
(參考數據)多層陶瓷電容器(GCM系列)的ESD耐性
展示了多層陶瓷電容器(GCM系列)的ESD耐性參考數據。


圖5. 高介電常數型電容器的ESD測試結果(Vd=25kV為測量范圍)
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原文標題:【工程師必看】一文了解電容器的ESD耐性
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