1 浪涌及ESD简介
浪涌与ESD(静电放电)是瞬态的高电压，在一些条件下是非常危险的干扰。 要说浪涌和ESD影响，如果其尺寸在设备和电路的允许范围内，也许只有误动作才会结束， 但在大多数情况下，高电压远远超允许范围。 在这种情况下，零件或设备会立即损坏。图为浪涌电压和浪涌宽度的示意图。
2 浪涌与ESD说明
| 类型 | 描述 |
|---|---|
| 雷击浪涌 | 雷电作为一种自然现象，自然有很大的能量。 雷电引起的浪涌可分为直击电涌和感应浪涌。 很难保护直击浪涌，但对感应浪涌可以采取保护措施。 感应浪涌是指由于附近的雷击的高压浪涌，如电源线和通信电缆。 由于雷云的电场，电线上的感应电荷可能会因雷击而放电， 或者雷击电流产生的磁场导致电线产生感应电势。如前图所示， 虽然感应浪涌不如直击浪涌好，但也有很大的能量很容易损坏电气或电子部件，所以需要采取对策。 |
| 开关浪涌 | 开关浪涌是一种瞬态高压浪涌，在开关和继电器等通/断(开/关)时(尤其是断开时)， 高电压浪涌急剧变化和电路或配线的电感变化，触点处诱发高压浪涌。 开关浪涌的电压很高，有时还会产生火星， 由于电感和触点的杂散静电电容引起的大衰减振动电流会释放热或电磁波。 这种高压浪涌是电子电路动作错误的原因，在某些情况下仍然是零件损坏的原因。 此外，释放衰减振动的电磁波将成为EMI，因此，有必要采取措施抑制开关浪涌。 |
| 负载突降浪涌 | 负载突降浪涌是汽车上电池堵塞引起的浪涌。 由于发动机的动作，交流发电机(电池充电发电机)处于充电状态， 电池连接中断是最坏的情况。浪涌电压的大小， 是由切断瞬间同步发电机的旋转速度和磁场的励磁强度来决定的。 在某些情况下，浪涌电压将超过100V，时间是几百毫秒。浪涌能量大，容易损坏电子部件。 汽车制造商和车载设备制造商对最大电压、线路阻抗和连续性作出了规定。 此外，负载突降浪涌试验包括JASO A-1(日本)和ISO-7637-2 Pulse 五、美国等。 |
| ESD | ESD(静电放电)是人体和物质在微小杂散电容中积累的电荷向周围物体放电的现象， 它被分类为一种浪涌。 ESD，虽然时间短，能量小，但由于是短暂的瞬态高压，达到数千伏， 会诱发电子电路的错误动作或损坏电子部件。 关于ESD，通常使用评估或测试人体模型和机器模型。 此外，使用假设场景所需的对策器件来实现回路保护。 |
3 浪涌/ESD对策部件
作为浪涌和ESD压敏电阻器和齐纳二极管通常用于对策。 当两端子间电压较低时，这些对策部件具有较高的电阻值， 但当电压升高到一定程度以上时，电阻会急剧下降。利用这一特性，在向电路施加高压浪涌时，可以防止浪涌侵入电路。 如下图所示，通过压敏电阻器保护电源电路免受感应浪涌的影响。 如果将压敏电阻器并联连接到电源的输入侧线路上，即使在有数千伏感应浪涌侵入的情况下， 电压也会受到压敏电阻的限制，以确保电源电路的压力不会导致零件损坏或恶化。 实际浪涌//ESD对策部件，根据浪涌的类型和要采取对策的线路(信号、电源等)，提供优化的部件。 我们从中选择了ZNR?浪涌吸收器、片压敏电阻器、静电抑制器。 另外，“ZNR?浪涌吸收器是松下电器的商品名称，是用于浪涌对策的压敏电阻器。
3.1 “ZNR?浪涌吸收器
松下电器松下电器ZNR?浪涌吸收器， 陶瓷压敏电阻器用于吸收浪涌，是一种对应于感应浪涌、开关浪涌突降浪涌。 松下电器是世界上第一家向市场推出陶瓷压敏电阻器的制造商， 通过其优良的陶瓷材料设计和工艺技术，以及组件设计和生产技术，取得了许多成就。 “ZNR?陶瓷元件用于浪涌吸收器， 这种陶瓷元件是氧化锌的主要原料(ZnO)中加入几种添加剂，借助特有陶瓷工艺手法烧结而成的。 它具有与齐纳二极管相当的优异电压非线性特性和无与伦比的大耐电流特性。 可广泛应用，如电压稳定性、脉冲电压抑制、开关浪涌电压吸收、雷击浪涌吸收等。 另外，“ZNR?”是 氧化锌非线性电阻器(Zinc-Oxide Non-liner Resistor)的简称， 是松下电器的注册商标。
3.2 片压敏电阻器
片式压敏电阻是片式层压敏电阻，是陶瓷电容器的基本结构和层压(MLCC)同层陶瓷零件。 前面已对“ZNR?浪涌吸收器是陶瓷压敏电阻电阻的情况，片式压敏电阻也属于其同类合作伙伴。 但片式压敏电阻对应的电压和电流远远超过ZNR?浪涌吸收器对应的电压和电流较小，主要用于ESD的对策。 松下电器的片式压敏电阻器具有以下特点：
- 属于小型表面安装类型(0603、1005、1608)，可实现各种应用的小型/轻量化。
- 具有高可靠性、高工艺技术的特定陶瓷材料ESD抑制效果高ESD耐受量、高浪涌耐受量。
- 车载等级一应俱全(根据AEC-Q200，取得ISO/TS16949)
- 保证长寿命(负荷寿命2000小时，温度周期2000周期)，对应高耐热性(1500℃)
3.3 静电抑制器
静电抑制器为间隙型ESD对策部件(静电放电)。静电电容极小，适用于高速信号线。 与上述片式压敏电阻器相比，静电电容器非常小，这个很大的特性差异。 电压-电流特性和数千伏ESD相应的特性。静电电容为0.05pF(0603，1005尺寸)， 它非常小，因此几乎不影响高速差动信号电路的传输特性和高频电路的插入损耗。
3.4 替换齐纳二极管的优点
浪涌/ESD除压敏电阻器、静电抑制器外，对策部件还包括齐纳二极管， 这里用压敏电阻代替齐纳二极管(ZNR?浪涌吸收器、片压敏电阻器) 说明带来的优势 在解释替换的优点之前，首先简要说明什么是齐纳二极管。 齐纳二极管的电压和电流特性如下图所示。齐纳二极管单体只有负压具有电压限制效应， 如果两个齐纳二极管反向串联连接，可以获得压敏电阻等双向电压限制效应。 与压敏电阻器相比，其保护动作电压可设置为低压(数伏)。 但其缺点是在形状/重量和安装面积上不利于压敏电阻器。 为了获得与压敏电阻器一样的浪涌/ESD需要同时添加三个部件(包括电容器)来形成吸收效应， 而且如果是压敏电阻器，只要一个部件就足够了。 此外，两个齐纳二极管的连接是在一个部件中进行的。虽然双向齐纳二极管已经商业化，但与压敏电阻器相比，其形状仍处于劣势。
4 总结
作为ESD对策部件，以上描述了片式压敏电阻器、静电抑制器和齐纳二极管， 下表总结了各部件的差异和特点。 另外，下图是各自的ESD总结了对策部件的应用对应范围：