ESD静电放电的原理,危害以及防护

2018-07-19 08:28:11 admin 14

随着电子技术的以及集成电路的发展,电子设备日趋小型化、多功能及智能化。然而高集成度的电路元件都可能因静电电场和静电放电(ESD)引起失效,导致电子设备锁死、复位、数据丢失而影响设备正常工作,使设备可靠性降低,造成损坏。因此,研究电子设备所造成的ESD原理和危害,避免ESD的发生具有重要意义。

ESD静电放电产生的原理

ESD(Electro-Static discharge)即“静电放电”,一般源于两种条件的发生:

1. 两个物体处于不同电位时,它们之间的直接接触传输。

2. 两个靠近的物体之间产生的静电场。

静电的主要来源大多数是绝缘体和典型的合成材料,例如:乙烯树脂、塑料工作平台、绝缘鞋、成型的木制椅子、透明粘胶带、气泡袋和不直接接地的焊锡烙铁。这些来源产生的电位极高,因为它们的电荷不太容易分布在物体表面或者传输给别的物体。当两个物体相互摩擦产生静电被称为摩擦电效应。

ESD静电放电的危害

ESD损坏IC是由于产生的高压和高峰值电流造成的。精密模拟电路往往具有极低的偏置电流,比普通数字电路更容易遭到损坏,因为用于ESD保护的传统输入保护结构会增加输入泄漏,因此不能使用。对于工程师来说,ESD损坏最常见的表现是IC发生故障。然而,暴露在ESD之下也可能导致泄漏增加,或者使其他参数下降。如果某个器件在评估期间似乎达不到数据手册上的规格指标,则应考虑ESD损坏的可能性。

ESD损坏可能具有累加效应,因此,如果器件反复操作不当,结果可能导致故障。在试验插座上插入和移除IC时、评估期间存储器件时以及在实验板上添加或移除外部元件时,均须遵循适当的ESD预防措施。同样,如果器件在原型系统开发期间发生故障,其原因可能是不断反复的ESD应力。

ESD会对电路产生无法挽回的损害,因此在电路中添加ESD保护器件是能够起到有效预防的一个办法。

ESD静电的防护

静电的防护是一个系统工程,从静电的产生、静电的积累、静电的释放、静电释放的路径的选择 和释放静电的量的控制全方位考虑,但是因为静 电破坏的复杂性,至今还没有一个很好的方法去完全解决静电问题。如果因为静电的防护去请教100个静电专家,得到的答案可能是100个不同的答案。但是这也不代表我们对静电问题束手无策,在静电保护的过程中,我们只要遵循一个原则:静电的积累必然有静电的释放,所以我们只要给静电选好放电的路径和放电的去处即放电地,就能很好的进行静电的释放。在静电保护的方法中,最常用的就是在被保护的设备两端并联一个过电压保护器件,当静电超过某个安全阈值,保护器件击穿,把过电流释放到安全地。

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