资深工程师讲述电路设计中的电阻与电压问题 - 全文

　　本文的作者武晔卿分享自己的《电路设计中的电阻与电压问题》，自发表后至今有阅读5724，59名读者表示喜欢此文，评论41，博主也与网友在评论中互动。以下是博文内容：

　　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=I2 R，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…

　　bigbigeasy

　　直接用静电仪打一下，测一下峰值电流，选一个满足峰值功率降额的电阻就好了。这个很复杂吗？

　　武晔卿回复

　　这么考虑这个问题是不对的。电阻的电压要考虑两个。一个是您刚提到的从功率角度考虑，这是其工作电压；他的损伤机理是热损伤，电流导致的；第二个是从工艺角度考虑，电压高了后会破坏其结构，是电压导致的，电流很小。

　　jxhsl

　　武老师，个人认为加TVS固然是好，不过增加成本，或许可以考虑加大电阻值， 或者是加滤波电容，加磁珠，这样的低成本的方式来避免。

　　小蕾L

　　电路中最基础并且用的最多的元件要数电阻，电阻在电路中主要是产生压降，关于电路中电阻与电压问题在电路设计中很重要。

　　Miaomiao

　　电阻器都有额定功率值的，电阻上的最大电压应该根据电阻的额定功率来估算，相同封装的电阻，不同的电阻值能承受的电压不同。

　　游客

　　一般来说，电阻器都有额定功率值的，电阻上的最大电压应该根据电阻的额定功率来估算，相同封装的电阻，不同的电阻值能承受的电压不同，所以用最大工作电压来描述电阻的参数是不合适的。0603电阻的额定功率很小，小阻值的电阻放在端口打静电很容易打化坏，应该在端口放置防静电管。

　　WLQ

　　分析的有道理，有用。再比如二极管过流、反向过压损坏后的状态是短路？还是断路？危害会是什么？环境温度的变化对电子元器件会带来什么后果？如果研究到位，可以预测后果，提前采取保护。像玉兔的环境恶劣，提前理论分析、预测就可以采取对策保护，克服难关……极需要这样的细致分析。

　　赵泽西

　　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。导致这个的原因是什么？ 电阻是串联在通路上的，除非有放电，否则电阻上的电压差就是0V； 另：电阻的最高工作电压和过载电压并不是热损伤的限制，热损伤的限制是有功率来限制的。