【導(dǎo)讀】什么是ESD?它有什么作用?我經(jīng)常說EMI，EMC我們還能了解個(gè)大概其，但是ESD這個(gè)是什么?它有什么作用?以及可以應(yīng)用到哪里?我們帶著問題一一攻破這些~ESD，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(chǎng)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(chǎng)感類型式即有強(qiáng)電場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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。
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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)。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?？拷俣群头烹娢矬w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(chǎng)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
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(chǎng)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(chǎng)可以直接穿透設(shè)備，或通過孔洞?？p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(zhǎng)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(chǎng)。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(chǎng)，則存在電磁場(chǎng)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。以上就是ESD的解析，希望能夠給大家?guī)椭?/div>
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