半导体桥火工品电磁兼容技术研究

摘要

本文分析了静电射频效应及其对SCB火工品作用机理,结合半导体桥结构尺寸及电参数特性,提出了合理的电磁兼容设计方案。研究了贴片电容及TVS芯片用于SCB静电射频防护效果及规律,分析了两种元件对SCB电爆性能的影响,主要得到以下结论:
　　 (1)101和104贴片电容在一定频率范围内具有较小的阻抗,与SCB并联后形成电流旁路,显著提高了SCB的射频防护能力;
　　 (2)贴片电容具有隔直作用,储能电容放电条件下不会影响SCB电爆性能;
　　 (3)研究表明三种SMBJ芯片对SCB火工品的射频防护有明显作用,其防护能力大小排序为:SMBJ10CA＞SMBJ22CA＞SMBJ75CA。寄生电阻过大的TVS芯片用于SCB射频防护时,会产生高温使药剂性能发生变化,但对SCB电爆性能无影响。综合分析,结电容较大、寄生电阻较小的SMBJ芯片具有更好的射频防护能力,且射频作用不会影响防护后SCB的电爆性能;
　　 (4)SMBJ10CA芯片能有效提高SCB静电防护能力,SMBJ22CA芯片防护能力较小,而SMBJ75CA芯片几乎无防护能力。分析认为击穿电压较低、寄生电阻较小的TVS芯片能够形成低阻抗通路旁路静电电流,显著提高SCB抗静电能力;
　　 (5)在47μF、22V电容放电发火条件下,并联SMBJ10CA芯片的SCB爆发时间有2μs左右延迟,发火能量无变化;SMBJ22CA和SMBJ75CA均不影响SCB的电爆性能。电容放电条件下,TVS芯片击穿电压低于SCB发火电压时,芯片产生击穿分流,延迟SCB发火时间;击穿电压高于发火电压时,并联芯片不会影响SCB电爆性能;
　　 (6)综上,贴片电容只能用于SCB射频防护而TVS芯片能同时用于SCB静电和射频防护。选择TVS芯片对SCB火工品进行电磁防护时,在满足击穿电压高于发火电压的情况下,应尽量选择结电容较大、寄生电阻较小的芯片。