什么是@@@@ESD保护@@?详解@@ESD保护@@

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什么是@@@@ESD保护@@?

ESD是@@Electro-Static discharge的缩写@@,即@@“静电释放@@”。本文介绍以下内容@@:ESD的产生的三种形式@@;什么是@@@@静电@@;静电的产生原因@@;什么是@@@@ESD(静电放电@@);ESD对电子设备@@的影响@@……

ESD是@@代表英文@@ElectroStatic Discharge即@@"静电放电@@"的意思@@。ESD是@@本世纪中期以来形成的以研究静电的产生与衰减@@、静电放电@@模型@@、静电放电@@效应@@如电流热@@(火花@@)效应@@(如静电引起的着火与爆炸@@)及和@@电磁效应@@@@(如电磁干扰@@)等@@的学科@@。近年来随着科学技术的飞速发展@@、微电子技术的广泛应用及电磁环境越来越复杂@@,对静电放电@@的电磁场效应@@如电磁干扰@@@@(EMI)及电磁兼容性@@(EMC)问题越来越重视@@。

ESD的产生的三种形式@@:

1、人体型式即@@指当@@人体活动@@时身体和@@衣服之间的摩擦产生摩擦电荷@@。当@@人们手持@@ESD敏感的装置@@而不先拽放电荷到地@@,摩擦电荷将会移向@@ESD敏感的装置@@而造成损坏@@@@。

2、微电子器件带电型式既指这些@@ESD敏感的装置@@,尤其对塑料件@@,当@@在自动化生产过程中@@,会产生摩擦电荷@@,而这些摩擦电荷通过低电阻的线路非常迅速地泻放到高度导电的牢固接地表面@@,因此造成损坏@@@@;或者通过感应使@@ESD敏感的装置@@的金属部分带电而造成损坏@@@@。

3、场感类型式即@@有强电场围绕@@,这可能来之于塑性材料或人的衣服@@,会发生电子转化跨过氧化层@@。若电位差超过氧化层的介电常数@@,则会产生电弧以破坏氧化层@@,其结果为短路@@。

4、其它还有@@:机器模式@@、场增强模型@@、人体金属模型@@、电容耦合模型@@、悬浮器件模型@@。

什么是@@@@静电@@?

静电是@@一种电能@@,它存在于物体表面@@,是@@正负电荷在局部失衡时产生的一种现象@@。静电现象是@@指电荷在产生与消失过程中所表现出的现象的总称@@,如摩擦起电@@就是@@一种静电放电@@现象@@。

静电的产生原因@@

物质都是@@由分子组成@@,分子是@@由原子组成@@,原子中有带负电的电子和@@带正电荷的质子组成@@。在正常状况下@@,一个原子的质子数与电子数量相同@@,正负平衡@@,所以对外表现出不带电的现象@@。但是@@电子环绕于原子核周围@@,一经外力即@@脱离轨道@@,离开原来的原子@@A而侵入其他的原子@@B,A原子因缺少电子数而带有正电现象@@,称为阳离子@@、B原子因增加电子数而呈带负电现象@@,称为阴离子@@。造成不平衡电子分布的原因即@@是@@电子受外力而脱离轨道@@,这个外力包含各种能量@@(如动能@@、位能@@、热能@@、化学能@@……等@@)。

A、接触分离起电@@

任何两个不同物材质地物体接触后再分离即@@可产生静电@@,当@@两个不同物体相互接触时就会产使得一个物体失去一些电荷如电子转移到另一个物体使其带正电@@。而另一个物体得到一些剩余电子的物体而带负电@@。若在分离的过程中电荷难以中和@@@@,电荷就会积累使物体带上静电@@,所以物体与其它物体接触后分离就会带上静电@@。

B、摩擦起电@@

实质上摩擦起电@@是@@一种接触又分离的造成正负电荷不平衡的过程@@。摩擦是@@一个不断接触与分离的过程@@。因此摩擦起电@@实质上是@@接触分离起电@@@@,而产生静电的最普通方法@@,就是@@摩擦生电@@。材料的绝缘性越好@@,越容易是@@使用摩擦起电@@@@。

摩擦起电@@是@@一个机械过程@@,依靠相对表面移动传送电量@@。传送的电量取决于接触的次数@@。表面粗糙度湿度@@,接触压力@@,摩擦特性以及相对运动速度@@。一个人或一辆车所能带来的电量的电压值@@大程度上由它们的电容决定@@。

C、感应起电@@

针对导体材料而言@@,因电子能在它的表面自由流动@@,如将其置于一电场中@@,由于@@同性相斥@@,异性相吸@@,正负离子就会转移@@。

D、传导起电@@

针对导电材料而言@@,因电子能在它的表面移动@@,如带电物体接触@@,将会发生电荷转移@@。

什么是@@@@ESD(静电放电@@)?

静电放电@@是@@两个具有不同静电电位的物体@@,由于@@直接触或静电感应引起两物体间的静电电荷的转移@@。静电电场的能量达到一定程后@@,击穿其间介质而进行放电的现象就是@@静电放电@@@@。

ESD在一个对地短接的物体暴露在静电场中时发生@@。两个物体之间的电位差将引起放电电流@@,传送足够的电量以抵消电位差@@。这个高速电量的传送过程即@@为@@ESD。在这个过程中将产生潜在的破坏电压@@。电流以及电磁场@@。ESD将产生强大的尖峰脉冲电流@@,这种脉冲电流中包含丰富的高频成份@@,其上限频率可超过@@1GHz,取决于电平@@。相对漫湿度@@。靠近速度和@@放电物体的形状@@。在这个频率典型的设备@@电缆甚至印制板上的走线会变成非常有效的接收天线@@。因而对于典型的模拟或数字电子设备@@@@,ESD倾向于感应出高电平的噪声@@,它会导致电子设备@@严重受损或操作失常@@。

当@@ESD位置距离较近时@@,无论是@@电流还是@@磁场都是@@很强的@@。因此在@@ESD位置附近的电路一般会受到影响@@。

ESD对电子设备@@的影响@@

ESD对电路的干扰有两种机理@@:

一种是@@静电放电@@电流直接通过电路@@,对电路造成损坏@@@@;

另一种是@@静电放电@@电流产生的电磁场通过电容耦合@@,电感耦合或空间@@辐射耦合等@@途径对电路造成干扰@@。

ESD电流产生的场可以直接穿透设备@@@@,或通过孔洞@@。缝隙@@。通风孔@@。输入输出电缆等@@耦合到敏感电路@@。当@@ESD电流在系统内部流动时@@,它们激发路径中所经过的天线@@,这些天线的发射效率主要依赖于尺寸@@。ESD脉冲所导致的辐射波长从几厘米到数百米@@,这些辐射能量产生的电磁噪声将损坏电子设备@@或者骚扰它们的运行@@。

电磁噪声可通过传导或辐射方式进入电子设备@@@@。电路及@@ESD的近场@@。辐射耦合的基本方式可以是@@电容或电感方式取决于@@ESD源和@@接受器的阻抗@@。在远场@@,则存在电磁场耦合@@。

如果@@ESD感应的电压和@@@@/或电流超过电路的信号电平@@,电路操作将失常@@。在高阻抗电路中@@,电流信号很小@@,信号用电压电平表示@@,此时电容耦合将占主导地位@@,ESD感应电压为主要问题@@。在低阻电路中@@,信号主要为电流形式@@,因而电感耦合占主导地位@@,ESD电流将导致大多数电路出现问题@@。

两种主要的破坏机制是@@@@:

①由于@@ESD电流产生热量导致设备@@的热失效@@;

②由于@@ESD感应出高的电压导致绝缘击穿@@。两种破坏可能在一个设备@@中同时发生绝缘击穿可能激发大的电流@@,这又进一步导致热失效@@。

因为使设备@@产生损坏比导致它失常所必需的电压和@@电流要大@@1~2个数量级@@,损坏更有可能在传导耦合时产生@@,这就是@@说@@,造成损坏@@,ESD电火花@@必须直接接触电路@@,而辐射耦合通常只导致失常@@。

本文转载自@@:玩转电子技术设计@@

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