【導(dǎo)讀】ESD是Electro-Static discharge的縮寫，即“靜電釋放”。本文介紹以下內(nèi)容：ESD的產(chǎn)生的三種形式；什么是靜電；靜電的產(chǎn)生原因；什么是ESD（靜電放電）；ESD對(duì)電子設(shè)備的影響……
ESD是代表英文ElectroStatic Discharge即"靜電放電"的意思。ESD是本世紀(jì)中期以來形成的以研究靜電的產(chǎn)生與衰減、靜電放電模型、靜電放電效應(yīng)如電流熱（火花）效應(yīng)（如靜電引起的著火與爆炸）及和電磁效應(yīng)（如電磁干擾）等的學(xué)科。近年來隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展、微電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用及電磁環(huán)境越來越復(fù)雜，對(duì)靜電放電的電磁場效應(yīng)如電磁干擾（EMI）及電磁兼容性（EMC）問題越來越重視。
ESD的產(chǎn)生的三種形式：
1.人體型式即指當(dāng)人體活動(dòng)時(shí)身體和衣服之間的摩擦產(chǎn)生摩擦電荷。當(dāng)人們手持ESD敏感的裝置而不先拽放電荷到地，摩擦電荷將會(huì)移向ESD敏感的裝置而造成損壞。
2.微電子器件帶電型式既指這些ESD敏感的裝置，尤其對(duì)塑料件，當(dāng)在自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，會(huì)產(chǎn)生摩擦電荷，而這些摩擦電荷通過低電阻的線路非常迅速地瀉放到高度導(dǎo)電的牢固接地表面，因此造成損壞；或者通過感應(yīng)使ESD敏感的裝置的金屬部分帶電而造成損壞。
3.場感類型式即有強(qiáng)電場圍繞，這可能來之于塑性材料或人的衣服，會(huì)發(fā)生電子轉(zhuǎn)化跨過氧化層。若電位差超過氧化層的介電常數(shù)，則會(huì)產(chǎn)生電弧以破壞氧化層，其結(jié)果為短路。
4．其它還有：機(jī)器模式、場增強(qiáng)模型、人體金屬模型、電容耦合模型、懸浮器件模型。
什么是靜電？
靜電是一種電能,它存在于物體表面,是正負(fù)電荷在局部失衡時(shí)產(chǎn)生的一種現(xiàn)象.靜電現(xiàn)象是指電荷在產(chǎn)生與消失過程中所表現(xiàn)出的現(xiàn)象的總稱,如摩擦起電就是一種靜電放電現(xiàn)象.
靜電的產(chǎn)生原因
物質(zhì)都是由分子組成，分子是由原子組成，原子中有帶負(fù)電的電子和帶正電荷的質(zhì)子組成。在正常狀況下，一個(gè)原子的質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)量相同，正負(fù)平衡，所以對(duì)外表現(xiàn)出不帶電的現(xiàn)象。但是電子環(huán)繞于原子核周圍，一經(jīng)外力即脫離軌道，離開原來的原子A而侵入其他的原子B，A原子因缺少電子數(shù)而帶有正電現(xiàn)象，稱為陽離子、B原子因增加電子數(shù)而呈帶負(fù)電現(xiàn)象，稱為陰離子。造成不平衡電子分布的原因即是電子受外力而脫離軌道，這個(gè)外力包含各種能量(如動(dòng)能、位能、熱能、化學(xué)能……等)。
A接觸分離起電
任何兩個(gè)不同物材質(zhì)地物體接觸后再分離即可產(chǎn)生靜電,當(dāng)兩個(gè)不同物體相互接觸時(shí)就會(huì)產(chǎn)使得一個(gè)物體失去一些電荷如電子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體使其帶正電.而另一個(gè)物體得到一些剩余電子的物體而帶負(fù)電.若在分離的過程中電荷難以中和,電荷就會(huì)積累使物體帶上靜電,所以物體與其它物體接觸后分離就會(huì)帶上靜電.
B摩擦起電
實(shí)質(zhì)上摩擦起電是一種接觸又分離的造成正負(fù)電荷不平衡的過程.摩擦是一個(gè)不斷接觸與分離的過程.因此摩擦起電實(shí)質(zhì)上是接觸分離起電,而產(chǎn)生靜電的最普通方法,就是摩擦生電.材料的絕緣性越好,越容易是使用摩擦起電.
摩擦起電是一個(gè)機(jī)械過程,依靠相對(duì)表面移動(dòng)傳送電量.傳送的電量取決于接觸的次數(shù).表面粗糙度濕度,接觸壓力,摩擦特性以及相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度.一個(gè)人或一輛車所能帶來的電量的電壓值大程度上由它們的電容決定.
C感應(yīng)起電
針對(duì)導(dǎo)體材料而言,因電子能在它的表面自由流動(dòng),如將其置于一電場中，由于同性相斥，異性相吸，正負(fù)離子就會(huì)轉(zhuǎn)移.
D傳導(dǎo)起電
針對(duì)導(dǎo)電材料而言,因電子能在它的表面移動(dòng),如帶電物體接觸,將會(huì)發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移. [page]
什么是ESD（靜電放電）？
靜電放電是兩個(gè)具有不同靜電電位的物體,由于直接觸或靜電感應(yīng)引起兩物體間的靜電電荷的轉(zhuǎn)移.靜電電場的能量達(dá)到一定程后,擊穿其間介質(zhì)而進(jìn)行放電的現(xiàn)象就是靜電放電.
ESD在一個(gè)對(duì)地短接的物體暴露在靜電場中時(shí)發(fā)生.兩個(gè)物體之間的電位差將引起放電電流,傳送足夠的電量以抵消電位差.這個(gè)高速電量的傳送過程即為ESD.在這個(gè)過程中將產(chǎn)生潛在的破壞電壓.電流以及電磁場.ESD將產(chǎn)生強(qiáng)大的尖峰脈沖電流,這種脈沖電流中包含豐富的高頻成份,其上限頻率可超過1GHz,取決于電平.相對(duì)漫濕度.靠近速度和放電物體的形狀.在這個(gè)頻率典型的設(shè)備電纜甚至印制板上的走線會(huì)變成非常有效的接收天線。因而對(duì)于典型的模擬或數(shù)字電子設(shè)備，ESD傾向于感應(yīng)出高電平的噪聲，它會(huì)導(dǎo)致電子設(shè)備嚴(yán)重受損或操作失常.
當(dāng)ESD位置距離較近時(shí),無論是電流還是磁場都是很強(qiáng)的.因此在ESD位置附近的電路一般會(huì)受到影響.
ESD對(duì)電子設(shè)備的影響
[member]ESD對(duì)電路的干擾有兩種機(jī)理:一種是靜電放電電流直接通過電路,對(duì)電路造成損壞;另一種是靜電放電電流產(chǎn)生的電磁場通過電容耦合,電感耦合或空間輻射耦合等途徑對(duì)電路造成干擾.
ESD電流產(chǎn)生的場可以直接穿透設(shè)備,或通過孔洞.縫隙.通風(fēng)孔.輸入輸出電纜等耦合到敏感電路.當(dāng)ESD電流在系統(tǒng)內(nèi)部流動(dòng)時(shí),它們激發(fā)路徑中所經(jīng)過的天線,這些天線的發(fā)射效率主要依賴于尺寸.ESD脈沖所導(dǎo)致的輻射波長從幾厘米到數(shù)百米,這些輻射能量產(chǎn)生的電磁噪聲將損壞電子設(shè)備或者騷擾它們的運(yùn)行.
電磁噪聲可通過傳導(dǎo)或輻射方式進(jìn)入電子設(shè)備.電路及ESD的近場.輻射耦合的基本方式可以是電容或電感方式取決于ESD源和接受器的阻抗.在遠(yuǎn)場,則存在電磁場耦合.
如果ESD感應(yīng)的電壓和/或電流超過電路的信號(hào)電平,電路操作將失常.在高阻抗電路中,電流信號(hào)很小,信號(hào)用電壓電平表示,此時(shí)電容耦合將占主導(dǎo)地位,ESD感應(yīng)電壓為主要問題.在低阻電路中,信號(hào)主要為電流形式,因而電感耦合占主導(dǎo)地位,ESD電流將導(dǎo)致大多數(shù)電路出現(xiàn)問題.
兩種主要的破壞機(jī)制是:①由于ESD電流產(chǎn)生熱量導(dǎo)致設(shè)備的熱失效;②由于ESD感應(yīng)出高的電壓導(dǎo)致絕緣擊穿.兩種破壞可能在一個(gè)設(shè)備中同時(shí)發(fā)生絕緣擊穿可能激發(fā)大的電流,這又進(jìn)一步導(dǎo)致熱失效.
因?yàn)槭乖O(shè)備產(chǎn)生損壞比導(dǎo)致它失常所必需的電壓和電流要大1~2個(gè)數(shù)量級(jí),損壞更有可能在傳導(dǎo)耦合時(shí)產(chǎn)生,這就是說,造成損壞,ESD電火花必須直接接觸電路,而輻射耦合通常只導(dǎo)致失常.[member]
