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越爾興帶你初步了解關(guān)于ESD靜電防護(hù)

靜電放電（ESD：Electrostatic Discharge），應(yīng)該是造成所有電子元器件或集成電路系統(tǒng)造成過(guò)度電應(yīng)力（EOS：Electrical Over Stress）破壞的主要元兇。因?yàn)殪o電通常瞬間電壓非常高（>幾KV），所以這種損傷是毀滅性和永久性的，會(huì)造成電路直接燒毀。所以預(yù)防靜電損傷是所有IC設(shè)計(jì)和制造的頭號(hào)難題。
靜電，通常都是人為產(chǎn)生的，如生產(chǎn)、組裝、測(cè)試、存放、搬運(yùn)等過(guò)程中都有可能使得靜電累積在人體、儀器或設(shè)備中，甚至元器件本身也會(huì)累積靜電，當(dāng)人們?cè)诓恢榈那闆r下使這些帶電的物體接觸就會(huì)形成放點(diǎn)路徑，瞬間使得電子元件或系統(tǒng)遭到靜電放點(diǎn)的損壞，如同云層中儲(chǔ)存的電荷瞬間擊穿云層產(chǎn)生劇烈的閃電，會(huì)把大地劈開(kāi)一樣，而且通常都是在雨天來(lái)臨之際，因?yàn)榭諝鉂穸却笠仔纬蓪?dǎo)電。
二極管有一個(gè)特性：正向?qū)ǚ聪蚪刂梗曳雌妷豪^續(xù)增加會(huì)發(fā)生擊穿而導(dǎo)通，我們稱(chēng)之為鉗位二極管。靜電保護(hù)就是利用反向截止的特性讓這個(gè)旁路在正常工作時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)，而外界有靜電的時(shí)候這個(gè)旁路二極管發(fā)生擊穿而形成旁路通路保護(hù)了內(nèi)部電路或者柵極。PN結(jié)的擊穿分兩種，分別是電擊穿和熱擊穿，電擊穿指的是雪崩擊穿（低濃度）和齊納擊穿（高濃度），而這個(gè)電擊穿主要是載流子碰撞電離產(chǎn)生新的電子，所以它是可恢復(fù)的，但熱擊穿是不可恢復(fù)的，因?yàn)闊崃烤奂瘜?dǎo)致硅被燒毀了。所以我們需要控制在導(dǎo)通的瞬間控制電流，一般會(huì)在保護(hù)二極管再串聯(lián)一個(gè)高電阻。
根據(jù)靜電的產(chǎn)生方式以及對(duì)電路的損傷模式不同通常分為四種測(cè)試方式：人體放電模式（HBM）、機(jī)器放電模式（MM）、元件充電模式（CDM）、電場(chǎng)感應(yīng)模式（FIM），但是業(yè)界通常使用前兩種模式來(lái)測(cè)試。
1.人體放電模式（HBM）
當(dāng)人體摩擦產(chǎn)生了電荷突然碰到芯片釋放的電荷導(dǎo)致芯片燒毀擊穿，秋天和別人碰觸經(jīng)常觸電就是這個(gè)原因。
2.機(jī)器放電模式（MM）
當(dāng)機(jī)器移動(dòng)產(chǎn)生的靜電觸碰芯片時(shí)由pin腳釋放，次標(biāo)準(zhǔn)為EIAJ-IC-121 method 20(或者標(biāo)準(zhǔn)EIA/JESD22-A115-A)，等效機(jī)器電阻為0 (因?yàn)榻饘?，電容依舊為100pF。由于機(jī)器是金屬且電阻為0，所以放電時(shí)間很短，幾乎是ms或者us之間。但是更重要的問(wèn)題是，由于等效電阻為0，所以電流很大，所以即使是200V的MM放電也比2kV的HBM放電的危害大。而且機(jī)器本身由于有很多導(dǎo)線互相會(huì)產(chǎn)生耦合作用，所以電流會(huì)隨時(shí)間變化而干擾變化。