什么是静电放电?

静电放电(Electrostatic Discharge,ESD)指处于不同静电电位的两个物体间的静电电荷的转移就是静电放电。这种转移的方式有多种,如接触放电、空气放电。

一般来说,静电只有在发生静电放电时,才会对元器件造成伤害和损伤。如人体带电时只有接触金属物体、或与他人握手时才会有电击的感觉。

常见的静电放电模式:

1. HBM,人体放电模型,即带电人体对器件放电,导致器件损坏。放电途径为:人体——器件——地。

2.MM,机器模型,即带电设备对器件放电,导致器件损坏。放电途径为:机器——器件——地。

3.CDM,带电器件模型,即带电器件直接对敌放电。放电途径为:器件——地。

4.FICDM,感应放电模型,即器件感应带电后放电。途经:电场——器件带电——地。

1.HBM:Human Body Model,人体模型:

该模型表征人体带电接触器件放电,Rb 为等效人体电阻,Cb 为等效人体电容。等效电路如下图。图中同时给出了器件 HBM 模型的 ESD 等级。

ESD人体模型等效电路图及其ESD等级

2.MM:Machine Model,机器模型:

机器模型的等效电路与人体模型相似,但等效电容(Cb)是 200pF,等效电阻为 0,机器模型与人体模型的差异较大,实际上机器的储电电容变化较大,但为了描述的统一,取 200pF。由于机器模型放电时没有电阻,且储电电容大于人体模式,同等电压对器件的损害,机器模式远大于人体模型。

ESD机器模型等效电路图及其ESD等级

3.CDM:Charged Device Model,充电器件模型:

半导体器件主要采用三种封装型式(金属、陶瓷、塑料)。它们在装配、传递、试验、测试、运输及存贮过程中,由于管壳与其它绝缘材料(如包装用的塑料袋、传 递用的塑料容器等)相互磨擦,就会使管壳带电。器件本身作为电容器的一个极板而存贮电荷。CDM 模型就是基于已带电的器件通过管脚与地接触时,发生对地放电引起器件失效而建立的,器件带电模型如下:

ESD充电器件模型等效电路图及其ESD等级

器件的 ESD 等级一般按以上三种模型测试,大部分 ESD 敏感器件手册上都有器件的 ESD数据,一般给出的是 HBM 和 MM。

通过器件的 ESD 数据可以了解器件的 ESD 特性,但要注意,器件的每个管脚的 ESD 特性差异较大,某些管脚的 ESD 电压会特别低,一般来说,高速端口,高阻输入端口,模拟端口 ESD电压会比较低。

如果两个起初并不带电的物体相互接触,会发生电荷转移,若分离的过程中电荷难以中和,电荷就会积累使物体表面带上静电。这时如果再与另一个导体接触或是接地,电荷就会突然释放,并会在两个物体接触之前迅速放电。比如我们都知道的毛发摩擦橡胶棒,丝绸摩擦玻璃棒


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