静电会对led有危害,并不是led独有的“专利”,就是用硅材料制造的常用的二极管、三极管,也都会受到威胁。甚至建筑、树木、动物都可能被静电损害(雷电就是一种静电,我们这里就不去考虑它了)。
那么,静电是怎么对电子元件损害的呢?我也不要扯得太远,就只讲半导体器件的问题,而且就局限于二极管、三极管、ic、led方面。
电对半导体元器件的损坏,最终是有电流的参与。在电流的作用下,由于热而损坏器件。要有电流,就要有电压。但是,半导体二极管有pn结,无论是正向还是反向,pn结都会有阻挡电流的一个电压范围。正向势垒低,反向势垒则要高很多。在一个电路中,哪里的电阻大,电压就在哪里集中。
但就来看led,电压正向加给led时,当外电压小于二极管的阈值电压(大小与材料禁带宽度对应),没有正向电流,电压全部加在pn结上。电压反向加给led时,当外电压小于led的反向击穿电压时,电压也是全部加在pn结上,此时,led的虚焊点也罢,支架也罢、p区也罢、n区也罢,统统都没有电压降!因为没有电流。当着pn结击穿后,外电压才会由电路上的所有电阻分担。哪个地方电阻大,哪个部分承担的电压就高。就led而言,自然是pn结承担了大部分电压。在pn结上产生的热功率就是它上面的压降乘以电流值。若是电流值不加限制,过高的热量就会将pn结烧坏,pn结失去作用而穿通。
ic为什么会比较怕静电,因为,ic中的每个元件的面积非常小,每个元件的寄生电容也就非常小(往往电路功能就要求寄生电容非常小),所以,少量的静电电荷就会产生很高的静电电压,而且每个元件的功率耐量通常也很小,所以,静电放电就很容易损坏ic。但是通常的分立元件,如普通的小功率二极管、小功率三极管都不是非常怕静电,因为它们芯片的面积比较大,寄生电容也比较大,一般的静定不容易在它们上面积累高电压。
小功率的mos管,由于栅极氧化层很薄,寄生电容小,所以很容易遭静电损坏,通常会在封装完成后将三个电极短路后出厂。使用中也常要求在焊接完成后再去掉短路线。而大功率的mos管,由于芯片面积大,一般的静电也不会损坏它们。所以你会看到,现在功率mos管的三个电极是没有短路线保护的(早期制造厂还是将它们短路后出厂的)。
led实际就是有个二极管,它的面积相对ic内的每个元件来讲,是非常大的。所以led的寄生电容相对来说也是比较大的。所以,一般场合的静电并不能损坏led。
一般场合的静电,尤其是绝缘体上产生的静电,电压会很高,但放电电荷量极微,而且放电电流持续时间很短。而导体上感应的静电,电压可能不是很高,但是放电电流却可能很大,而且往往是持续的电流。这样对电子元件的危害就非常大。
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