電子元器件的防浪涌應(yīng)用

電子元器件的防浪涌應(yīng)用
??? 電浪涌引起的電過應(yīng)力（EOS）損傷或燒毀是電子元器件在使用過程中最常見的失效模式之一。
??? 電浪涌是一種隨機的短時間的高電壓和強電流沖擊，其平均功率雖然很小，但瞬時功率卻非常之大。因此，它對電子元器件的破壞性很大，輕則引起邏輯電路出現(xiàn)誤動作或?qū)е缕骷木植繐p傷，重則引發(fā)熱電效應(yīng)（如雙極晶體管的二次擊穿、CMOS電路的閂鎖效應(yīng)），使器件特性產(chǎn)生不可逆的變化，甚至遭到永久性破壞（如造成鋁金屬互連線的燒熔飛濺）。隨著電子元器件集成密度的提高和幾何尺寸的縮小，使得它越來越容易因受到電過應(yīng)力而損壞。因此，必須采取有效措施予以防范。
9.1.1 集成電路開關(guān)工作產(chǎn)生的浪涌電流
??? 數(shù)字集成電路在輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時，其工作電流的變化很大。例如，在如圖9.1所示的具有圖騰柱輸出結(jié)構(gòu)的TTL電路中，當(dāng)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時，由于晶體管內(nèi)儲存電荷的釋放需要一定的時間，其輸出部分的兩個晶體管VT01和VT02會有大約10ns的瞬間同時導(dǎo)通，這相當(dāng)于電源對地短路。每一個門電路，在此轉(zhuǎn)換瞬間有幅度為30mA左右的浪涌電流輸出。
??? 對于大規(guī)模集成電路或高密度印制板組件，一塊電路或一塊組件上會有幾十乃至成千上百個門電路同時翻轉(zhuǎn)，所形成的浪涌電流是十分可觀的。在上例中，若有33塊TTL電路同時翻轉(zhuǎn)，則瞬態(tài)電流可達(dá)1A，而變化時間只有10ns。象這種電流變化，穩(wěn)壓電源是難以穩(wěn)定調(diào)節(jié)的。一般穩(wěn)壓電源的頻率特性只有10kHz數(shù)量級，對于10ns級的劇烈變化是無濟于事的。于是，上述效應(yīng)就會造成電源電流的劇烈波動，不僅給產(chǎn)生浪涌的原電路，而且可能給電路中的其它器件造成危害，還會通過電磁輻射影響鄰近的電路或設(shè)備。
由于這種浪涌電流具有很高的頻率成分，可在集成電路附近接旁路電容（有時稱去耦電容）加以抑制，如圖9.2所示。根據(jù)經(jīng)驗，一般可以在每5～10塊（具體數(shù)目與所用電路的類型有關(guān)）集成電路旁接一個0.01～0.1μF左右的電容；每一塊大規(guī)模集成電路或每一塊運算放大器也最好能旁接一個電容。去耦電容應(yīng)該是低電感的高頻電容，小容量電容一般選用園片陶瓷電容器或多層陶瓷電容器，大電容最好選用鉭電解電容器或金屬化聚酯電容器，不宜采用鋁電解電容器，因為它的電感比上述電容器大近一個數(shù)量級。另外，在印制線路板的電源輸入處，也應(yīng)旁接一個100μF左右的鉭電容和一個0.05μF左右的陶瓷電容。