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靜電防護設(shè)計技巧與ESD防護方法

時間:2024/12/23閱讀:656
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靜電放電(ESD)理論研究的已經(jīng)相當(dāng)成熟,為了模擬分析靜電事件,前人設(shè)計了很多靜電放電模型。

常見的靜電模型有:人體模型(HBM),帶電器件模型,場感應(yīng)模型,場增強模型,機器模型和電容耦合模型等。芯片級一般用HBM做測試,而電子產(chǎn)品則用IEC 6 1000-4-2的放電模型做測試。為對 ESD 的測試進行統(tǒng)一規(guī)范,在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面,歐共體的 IEC 61000-4-2 已建立起嚴(yán)格的瞬變沖擊抑制標(biāo)準(zhǔn);電子產(chǎn)品必須符合這一標(biāo)準(zhǔn)之后方能銷往歐共體的各個成員國。

因此,大多數(shù)生產(chǎn)廠家都把 IEC 61000-4-2看作是 ESD 測試的事實標(biāo)準(zhǔn)。我國的國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 17626.2-1998)等同于IEC 61000-4-2。大多是實驗室用的靜電發(fā)生器就是按 IEC 61000-4-2的標(biāo)準(zhǔn),分為接觸放電和空氣放電。放電頭按接觸放電和空氣放電分尖頭和圓頭兩種。

靜電放電主要電流是一個上升沿在1nS左右的一個上升沿,要消除這個上升沿要求ESD保護器件響應(yīng)時間要小于這個時間。靜電放電的能量主要集中在幾十MHz到500MHz,很多時候我們能從頻譜上考慮,如濾波器濾除相應(yīng)頻帶的能量來實現(xiàn)靜電防護

當(dāng)集成電路( IC )經(jīng)受靜電放電( 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(yīng)的 IC 管腳。瞬間大電流會嚴(yán)重?fù)p傷 IC ,局部發(fā)熱的熱量甚至?xí)诨杵苄?。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(yīng)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。


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