ESD的危害

日期：2025-08-06 10:37

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摘要：

ESD的危害

ESD，即靜電放電（Electrostatic Discharge）。兩個具有不同靜電電位的物體，由于直接接觸或靜電場感應引起兩物體間的靜電電荷的轉(zhuǎn)移。靜電電場的能量達到一定程度后，擊穿其間介質(zhì)而進行放電的現(xiàn)象就是靜電放電。

ESD的產(chǎn)生：

（1）摩擦：在日常生活中，任何兩個不同材質(zhì)的物體接觸后再分離，即可產(chǎn)生靜電，而產(chǎn)生靜電的*普通方法，就是摩擦生電。材料的絕緣性越好，越容易是使用摩擦生電。另外，任何兩種不同物質(zhì)的物體接觸后再分離，也能產(chǎn)生靜電。

（2）感應：針對導電材料而言，因電子能在它的表面自由流動，如將其置于一電場中，由于同性相斥，異性相吸，正負離子就會轉(zhuǎn)移。

（3）傳導：針對導電材料而言，因電子能在它的表面自由流動，如與帶電物體接觸，將發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移。

ESD基本上可以分為三種類型，一是各種機器引起的ESD，二是家俱移動或設備移動引起的ESD，三是。這三種ESD對于半導體器件的生產(chǎn)和電子產(chǎn)品的生產(chǎn)都非常重要。電子產(chǎn)品在使用過程*容易受到人體接觸或設備移動引起的ESD的損壞，便攜式電子產(chǎn)品尤其容易受到人體接觸產(chǎn)生的ESD的損壞。在一般情況下ESD會損壞與之相連的接口器件，另一種情況是遭受ESD沖擊后的器件可能不會立即損壞，而是性能下降導致產(chǎn)品過早出現(xiàn)故障。

當集成電路（IC）經(jīng)受ESD時，放電回路的電阻通常都很小，無法限制放電電流。例如將帶靜電的電纜插到電路接口上時，放電回路的電阻幾乎為零，造成高達數(shù)十安培的瞬間放電尖峰電流，流入相應的IC管腳。瞬間大電流會嚴重損傷IC，局部發(fā)熱的熱量甚至會融化硅片管芯。ESD對IC的損傷還包括內(nèi)部金屬連接被燒斷，鈍化層受到破壞，晶體管單元被燒壞。

ESD還會引起IC的死鎖（LATCHUP）。這種效應和CMOS器件內(nèi)部的類似可控硅的結(jié)構(gòu)單元被激活有關(guān)。高電壓可激活這些結(jié)構(gòu)，形成大電流信道，一般是從VCC到地。串行接口器件的死鎖電流可高達1A。死鎖電流會一直保持，直到器件被斷電。不過到那時，IC通常早已因過熱而燒毀了。

ESD沖擊后可能存在兩個不易被發(fā)現(xiàn)的問題，一般用戶和IEC測試機構(gòu)使用傳統(tǒng)的“環(huán)路反饋方法”和“插入方法”進行測試，通常檢測不出這兩個問題。

一個問題是RS-232接口電路中接收器對發(fā)送器產(chǎn)生交叉串擾。同類產(chǎn)品RS-232接口電路中的ESD保護結(jié)構(gòu)可能對某種波形的ESD或某個ESD沖擊電壓失效，經(jīng)過ESD沖擊后在接收器輸入端和發(fā)送器輸出端之間形成通路，從而導致接收器對發(fā)送器產(chǎn)生交調(diào)。如果RS-232接口電路中有關(guān)斷電路，那么關(guān)斷期間經(jīng)過ESD沖擊后更容易產(chǎn)生交調(diào)。產(chǎn)生交調(diào)后將導致通信失敗，而且即使關(guān)斷工作狀態(tài)下發(fā)送器仍有輸出，導致關(guān)斷失效，使對方RS-232處在接收狀態(tài)。

另一個問題是RS-232接口電路對電源產(chǎn)生反向驅(qū)動。某些RS-232接口電路中的ESD保護結(jié)構(gòu)經(jīng)過ESD沖擊后可能在輸入端與供電電源VCC之間形成電流通路，對供電電源產(chǎn)生反向驅(qū)動。如果供電電源沒有吸入電流的能力（通常來講電源輸出回路里有一個正向二極管），這將導致電源電壓VCC上升，從而損壞RS-232接口電路和系統(tǒng)內(nèi)的其它電路。因為RS-232接口電路輸入端的電壓在5V到25V之間，使VCC有可能高于9V，超出電源電壓的*大范圍而燒壞電路。

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