谈谈电路设计中的电阻与电压的问题

      前两日，远方的朋友问我一个问题，在某IC卡电路的输入端串接了0603的100欧电阻，端口打静电多次后，阻值就变大成了几千欧。我问下是否是膜式电阻，回答确认说是。下面就是出现此问题的原因了。
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。
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…
作者：武晔卿

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