靜電防護和多層壓敏電阻

作者：時(shí)間：2008-11-05 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

加入技術(shù)交流群
- 掃碼加入
  和技術(shù)大咖面對面交流
  海量資料庫查詢(xún)

　　1.前言

　　靜電（ESD）的研究由來(lái)已久，但是從來(lái)沒(méi)有像現在這樣受到工業(yè)界的重視，主要的原因是現在的電子設備越來(lái)越小型化、通訊設備傳輸工作電壓越來(lái)越低和通信頻率的越來(lái)越高。特別是隨著(zhù)集成電路集成度增加，靜電也越來(lái)越顯示出它的危害性。靜電的發(fā)生是隨時(shí)隨處的，從靜電敏感設備的生產(chǎn)、裝配、運輸到應用的每一個(gè)環(huán)節，都有可能遭受靜電的破壞。專(zhuān)家估計，ESD的對工業(yè)產(chǎn)品的破壞占到總數的8~33%，每年大約有幾十億美元的損失1，我國通訊行業(yè)每年由靜電危害造成的損失高達幾億元人民幣2.所破壞的產(chǎn)品從一個(gè)簡(jiǎn)單的二極管到上百美元的設備。下圖是美國的半導體協(xié)會(huì )在1993年對半導體產(chǎn)品損壞的一個(gè)原因調查，調查的結果顯示，ESD是半導體產(chǎn)品損壞的頭號殺手。

本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/258610.htm

圖1：靜電破壞成為半導體設備失效的第一殺手

　　來(lái)自Intel的資料表明，在引起電腦故障的諸多因素中，EOS/ESD是最大的隱患，將近一半的電腦故障都是由EOS/ESD引起的3。

圖2：ESD是電腦故障的罪魁禍首

　　本文主要從靜電產(chǎn)生的機理，防護的原理和多層壓敏電阻技術(shù)特點(diǎn)及其發(fā)展競爭的態(tài)勢來(lái)探討靜電的防護和多層壓敏電阻的發(fā)展。

　　2.靜電的工業(yè)標準和破壞的機理靜電的產(chǎn)生是基于摩擦生電的機理

　　當兩種不同的物體相互接觸和分離時(shí)，由于兩種物體表面電子活性的不同，會(huì )使一種物體帶正電，而另一種物體帶負電，典型的例子就是耳熟能詳的毛皮和橡膠的摩擦生電。在靜電的研究中，有三種靜電的模型：（1）第一種就是所謂的人體模型（HBM），（2）帶電體模型（CMD），（3）機器模型（MM）。其中人體模型為脈沖衰減電路，后兩者為周期震蕩衰減電路。三種模型的典型峰值電流分別為：

　　1.3A(2,000VHBM)、15A(@4pF">1000VCDM@4pF)以及3.8A(200VMM)。這三種模型中最常見(jiàn)，也是最被重視的模型是所謂的人體模型，這種模型模擬的是當人體帶電（正電或者負電）時(shí)，接觸電子設備，人身上的電荷向設備轉移的情況。模擬波形產(chǎn)生的電路原理圖和設備圖如圖3所示。通常充電的電容是100pF，而放電電阻一般取1.5K歐姆。

圖3：人體模型的產(chǎn)生原理和設備示意圖

　　國際電工協(xié)會(huì )(IEC)在標準IEC61000-4-2中規定了靜電波形的形狀，這個(gè)靜電波形也是被絕大部分標準所承認，比如美國軍標MIL-STD-883E和國標GB/T17626.2。其中在電子設備的靜電保護中，IEC61000-4-2是被廣泛引用的一個(gè)標準。

圖4：IEC61000-4-2中規定的靜電波形在這個(gè)標準中規定了靜電測試的不同等級

表1：IEC61000-4-2中規定的靜電測試等級

　　其中接觸放電測試方法是靜電放電測試中的首選，只有在接觸放電有問(wèn)題時(shí)，才考慮空氣放電。之所以規定不同的放電等級，是考慮在不同的靜電放電情況，比如在半導體和IC的保護中，2KV的放電標準是經(jīng)常被引用的。在實(shí)際的IC設計中，要考慮靜電放電的防護問(wèn)題，其中一種方法是IC內自己做了防護，一般是1KV或者2KV的靜電防護標準，但是這樣會(huì )占用寶貴的IC空間，所以就有了第二種靜電防護方法，即芯片外防護，芯片外防護的另一個(gè)重要的原因就是實(shí)際的靜電等級遠大于2KV，在一些汽車(chē)標準中，可能達到25KV的靜電放電等級。靜電放電對設備的破壞形式有兩種5，一種是所謂的災難性破壞（Catastrophic Failure），這種破壞對設備的表現為不能正常工作，或者某些節點(diǎn)的擊穿等，一般這種破壞的設備或器件能很容易檢測出來(lái)。還有一種破壞叫做潛在的破壞（Latent Defect），這種破壞一般表現為靜電能量較小，不足以使設備立即失效，僅僅表現為工作不穩定等，或者干脆就沒(méi)有外在的特異表現。但是這種破壞卻最危險，輕則縮短設備的使用壽命，重則對以后的系統甚至人身產(chǎn)生危害，同時(shí)一般因為問(wèn)題表現不明顯，給檢測帶來(lái)了困難，更糟糕的是維修人員一般把這種問(wèn)題歸咎為材料不良或者設計缺陷等其它原因，對問(wèn)題的解決抱有僥幸心理，直到災難的發(fā)生。

　　3.靜電的防護

　　靜電的防護是一個(gè)系統工程，從靜電的產(chǎn)生、靜電的積累、靜電的釋放、靜電釋放的路徑的選擇和釋放靜電的量的控制全方位考慮，但是因為靜電破壞的復雜性，至今還沒(méi)有一個(gè)很好的方法去完全解決靜電問(wèn)題。如果因為靜電的防護去請教100個(gè)靜電專(zhuān)家，得到的答案可能是100個(gè)不同的答案。但是這也不代表我們對靜電問(wèn)題束手無(wú)策，在靜電保護的過(guò)程中，我們只要遵循一個(gè)原則：靜電的積累必然有靜電的釋放，所以我們只要給靜電選好放電的路徑和放電的去處即放電地，就能很好的進(jìn)行靜電的釋放6。在靜電保護的方法中，最常用的就是在被保護的設備兩端并聯(lián)一個(gè)過(guò)電壓保護器件，當靜電超過(guò)某個(gè)安全閾值，保護器件擊穿，把過(guò)電流釋放到安全地。

光敏電阻相關(guān)文章:光敏電阻工作原理

新聞中心

靜電防護和多層壓敏電阻

評論

相關(guān)推薦

技術(shù)專(zhuān)區