Los dispositivos de protección contra descargas electrostáticas protegen la seguridad de los equipos electrónicos

La descarga electrostática (ESD) es común en la vida diaria y representa una grave amenaza para los dispositivos electrónicos; los productos que a menudo están en contacto con el cuerpo humano son más vulnerables al impacto electrostático. 

Este artículo le presentará la generación de electricidad estática y su influencia en los productos electrónicos, así como la selección de componentes antiestáticos.

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Los dispositivos de protección ESD diversificados cumplen con los diferentes requisitos de aplicación

¿Qué es la EDS? ESD es la liberación de electricidad estática cuando dos objetos entran en contacto. La ESD generada a partir del cuerpo humano puede ser de varios miles de voltios, y cuando el pulso de alto voltaje ingresa a un dispositivo electrónico tocado, causará la falla o destrucción del CI en su interior. Para evitar daños en el producto o sistema causados por la intrusión de ESD en el dispositivo electrónico tocado, es necesario instalar los componentes correspondientes para inhibir o eliminar la ESD.

Es decir, adoptar contramedidas de EDS en todos los puntos que puedan entrar en contacto con el cuerpo humano u otros objetos del dispositivo eléctrico.

Los ejemplos incluyen USB2.0, USB3.0, terminal de salida, LAN u otros puntos donde un usuario conecta o desconecta un conector, así como casos en los que se debe tocar un botón de operación de un producto electrónico, o casos en los que un dispositivo entra en contacto con una placa de circuito durante la producción, y casos en los que las placas de circuitos están conectadas entre sí mediante un conector. Los componentes instalados en estos puntos como contramedidas esdesinas se denominan “dispositivos de protección ESD”.

Los fabricantes de dispositivos electrónicos deben formular contramedidas ESD apropiadas para cumplir con los estándares de cada equipo electrónico, e idear varias pruebas y estándares para diversos propósitos y productos. En la actualidad, hay tres métodos de prueba representativos para varios dispositivos, como IC y componentes electrónicos, incluidos HBM (Modelo de cuerpo humano), MM (Modelo de máquina) y CDM (Modelo de dispositivo cargado). En las condiciones de prueba aplicables, cada elemento de estas pruebas se llevará a cabo en componentes y dispositivos aplicables de acuerdo con estas normas.

Los dispositivos de protección ESD deben pasar la prueba antes de salir de la fábrica, y sus especificaciones de prueba están contenidas en el estándar IEC61000-4-2. Durante la prueba, se incluirá en el circuito un condensador de 150pF y una resistencia interna de 330 Ω, y los productos se exponen a cuatro voltajes ESD del orden de 2kV, 4kV, 6kV y 8kV, para evaluar la resistencia a la ruptura y comprender mejor las condiciones de estos dispositivos.

La función principal de los dispositivos de protección ESD y los componentes de contramedidas es permitir que la ESD que ingresa a los dispositivos escape al suelo. Si no hay un dispositivo de protección, ESD con un voltaje de varios miles de voltios actuará directamente sobre el CI interno, lo que tendrá un grave impacto en el chip.

Cuando se instala un dispositivo de protección ESD entre la interfaz externa y el CI para proteger el CI, la entrada del CI se conectará a tierra a través del dispositivo de protección ESD, lo que permitirá que la ESD escape al suelo. Bajo voltaje de conducción normal (varios voltios), el CI está aislado de tierra, por lo que la comunicación de datos no se verá afectada. Cuando se aplica un voltaje de varios miles de voltios, el CI se conecta a tierra, y cuando se aplica un voltaje de varios voltios, se aísla de la tierra, que es una función necesaria de los dispositivos de protección ESD.

Los dispositivos de protección ESD difieren entre sí en cuanto al principio de funcionamiento y la materia prima, con el fin de realizar la función necesaria. Los dispositivos de protección EDS se clasifican ampliamente en tipos de base cerámica y base de semiconductores que emplean silicio o un polímero como materia prima. Los tipos de bases cerámicas se dividen en dos tipos, un tipo de varistor que emplea una resistencia variable dependiente del voltaje y un tipo de supresor de descarga entre electrodos. Los tipos de base de semiconductores incluyen un tipo de diodo Zener (voltaje constante) y un método de transistor de efecto de campo.

Murata es un experto en la fabricación de dispositivos de protección ESD y ofrece dispositivos de protección ESD de base cerámica y de base de semiconductores. Estos incluyen la serie LXES A basada en los tipos de base cerámica que utilizan la tecnología de descarga entre electrodos, y la serie LXES T basada en los tipos de base de semiconductores que utilizan el tipo de diodo Zener (voltaje constante) y el método de transistor de efecto de campo.

Los dispositivos de protección ESD ofrecidos por Murata utilizan un mecanismo llamado “método de descarga entre electrodos”. Estos productos son de una construcción tal que los electrodos internos se enfrentan entre sí en ambas direcciones. Normalmente, los electrodos están aislados, pero cuando se aplica un alto voltaje, se produce una descarga entre los electrodos internos, lo que hace que la corriente fluya a tierra.

Un dispositivo de protección ESD de base de semiconductor utiliza un mecanismo llamado método de diodo Zener. Un diodo Zener consiste en una combinación de un semiconductor de tipo P (condición en la que hay una deficiencia de electrones) y un semiconductor de tipo N (condición en la que hay un exceso de electrones). Un dispositivo de protección ESD de base de silicio utiliza la tecnología de este diodo para pasar corriente a tierra cuando se aplica una sobretensión (ESD) que excede el voltaje de ruptura.