ESD 대책소자, TVS Diode와 Chip Varistor

TVS Diode와 Chip Varistor는 동일한 역할을 하는 ESD 대책 부품입니다. 그러나 구조적인 차이점으로 인해 Chip Varistor가 다이오드에 비해 우수한 특성을 나타냅니다. 즉, 다이오드는 하나의 p-n junction layer로 구성되어 있는 반면 바리스터는 수백만개의 작은 p-n junction이 직-병렬로 연결되어 있는 구조입니다. 따라서 다이오는 최대 100회의 ESD에 견딜 수 있는 반면 Chip Varistor는 최소 20000회의 ESD에 견딜 수 있습니다. 또한 ESD에 반응하는 Turn On Time 역시 바리스터는 0.4nSec. 인 반면 다이오드는 1.2nSec.입니다. Turn On Time이 중요한 이유는 ESD Wave가 0.7 ~ 1.0nSec.(Rising Time) 정도에 최대 에너지 값에 이르게 되므로 이전에 부품이 작동하는지의 여부가 효율적인 대책이 되느냐를 결정하기 때문입니다.

그 외에도 여러 면에서 바리스터가 다이오드에 비해 우수한 특성을 나타냅니다

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1. ESD문제에 관하여,

-, ESD의 파형은 보통 1~3ns의 파형을 가지며, 규격은 IEC61000-4-2 (ESD) 규정에 의하면 8KV(Contact), 15KV(air)의 크기를 가집니다.

-, Varistor의 경우, SMD 기준으로 반응속도가 0.5ns under 이며, Disc 의 경우 1~30ns 입니다.

TVS의 경우 수십~수백 ps 의 반응속도를 가지고 있습니다.

따라서, ESD의 경우에는 SMD Varistor나 TVS둘다 사용 가능합니다. (ESD용으로 Disc Varistor 사용 불가)

- SMD Varistor와 TVS 의 장단점은

TVS는 낮은 Clamping Voltage를 가지므로 전압 Control이 가능하며, 반응 속도가 빠르다. (PN 접합, 반도체 방식)

반면, 단면의 PN 접합으로 인한 내구성 감소(수십~수백회), 패키지가 0603 사이즈에 비해 space가 더 많이 필요함.

SMD Varistor의 경우, 높은 내구성 (EPCOS 사 제품의 경우, 10,000회), 주변의 환경(Bias Voltage, Temp.)에 따른 Cin 값의 변동이 작음, 작은 사이즈(0805, 0603, 0402 etc)로 회로 구성이 용이함.

결론, 둘다 ESD 문제에 있어 회로에 적용 가능하나 내구성과 회로 구성의 용이함등으로 Varistor를 추천드립니다.

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2. Surge

- 적용 가능 소자로는 Varistor, Surge Arrester(or Absorber), TVS, Sidac 등이 있음.

- 전원단은 높은 surge 용량으로 인해 Disc Varistor 가 많이 사용됨.

- 통신단은 낮은 내부 Capacitance 값이 요구되므로 Surge Arrester 계열이 사용됨

추가로 뒷단으로 들어가는 Surge를 막기 위하여 TVS 와 병행 하여 사용. (전류 제어를 위해 Poly SW, PTC 병행 사용)

[출처] TVS와 VARISTOR의 차이점|작성자 LEGEND