静电放电模式(HBM、MM、IEC)电路及静电等级 及比较

LED静电击穿原理

以PN结结构为主的LED，在制造、筛选、测试、包装、储运及安装使用等环节，难免不受静电感应影响而产生感应电荷。若得不到及时释放，LED的两个电极上形成的较高电压将直接加上led芯片的PN结两端。

当电压超过LED的最大承受值后，静电电荷将以极短的瞬间（纳秒级别）在LED芯片的两个电极之间进行放电，功率焦耳的热量将使得LED芯片内部的导电层、PN发光层的局部形成高温，高温将会把这些层熔融成小孔，从而造成漏电以及短路的现象。

ESD：Electrostatic Discharge，即是静电放电，每个从事硬件设计和生产的工程师都必须掌握ESD的相关知识。为了定量表征ESD 特性，一般将ESD 转化成模型表达方式，ESD 的模型有很多种，下面介绍最常用的三种。

1.HBM：Human Body Model，人体模型：

该模型表征人体带电接触器件放电，Rb 为等效人体电阻，Cb 为等效人体电容。等效电路如下图。图中同时给出了器件HBM 模型的ESD 等级。

ESD人体模型等效电路图及其ESD等级

2.MM：Machine Model，机器模型：

机器模型的等效电路与人体模型相似，但等效电容(Cb)是200pF，等效电阻为0，机器模型与人体模型的差异较大，实际上机器的储电电容变化较大，但为了描述的统一，取200pF。由于机器模型放电时没有电阻，且储电电容大

于人体模式，同等电压对器件的损害，机器模式远大于人体模型。

ESD机器模型等效电路图及其ESD等级

3.CDM：Charged Device Model，充电器件模型：

半导体器件主要采用三种封装型式(金属、陶瓷、塑料)。它们在装配、传递、试验、测试、运输及存贮过程中，由于管壳与其它绝缘材料(如包装用的塑料袋、传递用的塑料容器等)相互磨擦，就会使管壳带电。器件本身作为电容器的一个极板而存贮电荷。CDM 模型就是基于已带电的器件通过管脚与地接触时，发生对地放电引起器件失效而建立的，器件带电模型如下：

ESD充电器件模型等效电路图及其ESD等级

器件的ESD 等级一般按以上三种模型测试，大部分ESD 敏感器件手册上都有器件的ESD数据，一般给出的是HBM 和MM。

IEC模式

与上面几种模式相似,只是放电电阻、储能电容规格暗IEC标准，具体如下

MM、HBM、IEC放电模式比较

ESD(静电放电)及ESD保护电路的设计

什么是ESD（静电放电）及ESD保护电路的设计 学习资料2008-12-09 08:27:57 阅读592 评论1 字号：大中小订阅 来源：电子系统设计 静电放电(E SD，electrostatic discharge )是在电子装配中电路板与元件损害的一个熟悉而低估的根源。它影响每一个制造商，无任其大小。虽然许多人认为他们是在E SD安全的环境中生产产品，但事实上，E SD有关的损害继续给世界的电子制造工业带来每年数十亿美元的代价。 E SD究竟是什么？静电放电(E SD)定义为，给或者从原先已经有静电(固定的)的电荷(电子不足或过剩)放电(电子流)。电荷在两种条件下是稳定的： 当它“陷入”导电性的但是电气绝缘的物体上，如，有塑料柄的金属的螺丝起子。 当它居留在绝缘表面(如塑料)，不能在上面流动时。 可是，如果带有足够高电荷的电气绝缘的导体(螺丝起子)靠近有相反电势的集成电路(IC)时，电荷“跨接”，引起静电放电(E SD)。 E SD以极高的强度很迅速地发生，通常将产生足够的热量熔化半导体芯片的内部电路，在电子显微镜下外表象向外吹出的小子弹孔，引起即时的和不可逆转的损坏。 更加严重的是，这种危害只有十分之一的情况坏到引起在最后测试的整个元件失效。其它90%的情况，E SD 损坏只引起部分的降级- 意味着损坏的元件可毫无察觉地通过最后测试，而只在发货到顾客之后出现过早的现场失效。其结果是最损声誉的，对一个制造商纠正任何制造缺陷最付代价的地方。 可是，控制E SD的主要困难是，它是不可见的，但又能达到损坏电子元件的地步。产生可以听见“嘀哒”一声的放电需要累积大约2000伏的相当较大的电荷，而3000伏可以感觉小的电击，5000伏可以看见火花。 例如，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS, complementary metal oxide semiconductor)或电气可编程只读内存(E PROM, electricall programmable read-only memory)这些常见元件，可分别被只有250伏和100伏的E SD电势差所破坏，而越来越多的敏感的现代元件，包括奔腾处理器，只要5伏就可毁掉。 该问题被每天的引起损害的活动复合在一起。例如，从乙烯基的工厂地板走过，在地板表面和鞋子之间产生摩擦。其结果是纯电荷的物体，累积达到3~2000伏的电荷，取决于局部空气的相当湿度。 甚至工人在台上的自然移动所形成的摩擦都可产生400~6000伏。如果在拆开或包装泡沫盒或泡泡袋中的PCB期间，工人已经处理绝缘体，那么在工人身体表面累积的净电荷可达到大约26000伏。 因此，作为主要的E SD危害来源，所有进入静电保护区域(E P A, electrostatic protected area)的工作人员必须接地，以防止任何电荷累积，并且所有表面应该接地，以维持所有东西都在相同的电势，防止E SD发生。 用来防止E SD的主要产品是碗带(wri s tband)，有卷毛灯芯绒和耗散性表面或垫料- 两者都必须正确接地。另外的辅助物诸如耗散性鞋类或踵带和合适的衣服，都是设计用来防止人员在静电保护区域(EP A)移动时累积和保持净电荷。 在装配期间和之后，P CB也应该防止来自内部和外表运输中的E SD。有许多电路板包装产品可用于这方面，包括屏蔽袋、装运箱和可移动推车。虽然以上设备的正确使用将防止90%的E SD有关的问题，但是为了达到最后10%，需要另一种保护：离子化。

静电放电esd)最常用的三种模型及其防护设计

静电放电（ESD）最常用的三种模型及其防护设 计 ESD：Electrostatic Discharge，即是静电放电，每个从事硬件设计和生产的工程师都必须掌握?ESD?的相关知识。为了定量表征 ESD 特性，一般将 ESD 转化成模型表达方式，ESD 的模型有很多种，下面介绍最常用的三种。 1.HBM：Human Body?Model，人体模型： 该模型表征人体带电接触器件放电，Rb 为等效人体电阻，Cb 为等效人体电容。等效电路如下图。图中同时给出了器件 HBM 模型的 ESD 等级。 ESD人体模型等效电路图及其ESD等级 2.MM：Machine Model，机器模型： 机器模型的等效电路与人体模型相似，但等效电容(Cb)是?200pF，等效电阻为 0，机器模型与人体模型的差异较大，实际上机器的储电电容变化较大，但为了描述的统一，取 200pF。由于机器模型放电时没有电阻，且储电电容大于人体模式，同等电压对器件的损害，机器模式远大于人体模型。 ESD机器模型等效电路图及其ESD等级 3.CDM：Charged?Device?Model，充电器件模型： 半导体器件主要采用三种封装型式(金属、陶瓷、塑料)。它们在装配、传递、试验、测试、运输及存贮过程中，由于管壳与其它绝缘材料(如包装用的塑料袋、传递用的塑料容器等)相互磨擦，就会使管壳带电。器件本身作为电容器的一个极板而存贮电荷。CDM 模型就是基于已带电的器件通过管脚与地接触时，发生对地放电引起器件失效而建立的，器件带电模型如下： ESD充电器件模型等效电路图及其ESD等级 器件的 ESD 等级一般按以上三种模型测试，大部分 ESD 敏感器件手册上都有器件的 ESD数据，一般给出的是 HBM 和 MM。 通过器件的 ESD 数据可以了解器件的 ESD 特性，但要注意，器件的每个管脚的 ESD 特性差异较大，某些管脚的 ESD 电压会特别低，一般来说，高速端口，高阻输入端口，模拟端口 ESD电压会比较低。 ESD 防护是一项系统工程，需要各个环节实施全面的控制。下图是一个 ESD 防护的流程图： ESD 防护设计流程图 ESD 防护设计可分为单板防护设计、系统防护设计、加工环境设计和应用环境防护设计，单板防护设计可以提高单板 ESD 水平，降低系统设计难度和系统组装的静电防护要求。当系统设计还不能满足要求时，需要进行应用环境设计防护设计。ESD 敏感器件在装联和整机组装时，环境的 ESD 直接加载到器件，所以加工环境的 ESD 防护是至关重要的。 一般整机、单板、接口的接触放电应达到±2000V(HBM)以上的防护要求。器件的 ESD 防护设计是在器件不能满足 ESD 环境要求的情况下，通过衰减加到器件上的 ESD 能量达到保护器件的目的。ESD 是电荷放电，具有电压高，持续时间短的特点，根据这些特点，ESD 能量衰减可通过电压限制、电流限制、高通滤波、带通滤波等方式实现，所以防护电路的形式多种多样，这里就不一一列举。

5种ESD防护方法

5种ESD防护方法 静电放电（ESD）理论研究的已经相当成熟，为了模拟分析静电事件，前人设计了很多静电放电模型。常见的静电模型有：人体模型（HBM），带电器件模型，场感应模型，场增强模型，机器模型和电容耦合模型等。芯片级一般用HBM做测试，而电子产品则用IEC 6 1000-4-2的放电模型做测试。为对 ESD 的测试进行统一规范，在工业标准方面，欧共体的 IEC 61000-4-2 已建立起严格的瞬变冲击抑制标准；电子产品必须符合这一标准之后方能销往欧共体的各个成员国。 因此，大多数生产厂家都把 IEC 61000-4-2看作是 ESD 测试的事实标准。我国的国家标准（GB/T 17626.2-1998）等同于I EC 6 1000-4-2。大多是实验室用的静电发生器就是按 IEC 6 1000-4-2的标准，分为接触放电和空气放电。静电发生器的模型如图 1。放电头按接触放电和空气放电分尖头和圆头两种。

IEC 61000-4-2的 静电放电的波形如图2，可以看到静电放电主要电流是一个上升沿在1nS左右的一个上升沿，要消除这个上升沿要求ESD保护器件响应时间要小于这个时间。静电放电的能量主要集中在几十MHz到500MHz，很多时候我们能从频谱上考虑，如滤波器滤除相应频带的能量来实现静电防护。 IEC 61000-4-2规定了几个试验等级，目前手机CTA测试执行得是3级，即接触放电6KV，空气放电8KV。很多手机厂家内部执行更高的静电防护等级。

当集成电路（ IC ）经受静电放电（ ESD）时，放电回路的电阻通常都很小，无法限制放电电流。例如将带静电的电缆插到电路接口上时，放电回路的电阻几乎为零，造成高达数十安培的瞬间放电尖峰电流，流入相应的 IC 管脚。瞬间大电流会严重损伤 IC ，局部发热的热量甚至会融化硅片管芯。ESD 对 IC的损伤还包括内部金属连接被烧断，钝化层受到破坏，晶体管单元被烧坏。 ESD 还会引起 IC 的死锁（ LATCHUP）。这种效应和 CMOS 器件内部的类似可控硅的结构单元被激活有关。高电压可激活这些结构，形成大电流信道，一般是从 VCC 到地。串行接口器件的死锁电流可高达 1A 。死锁电流会一直保持，直到器件被断电。不过到那时， IC 通常早已因过热而烧毁了。 电路级ESD防护方法 1、并联放电器件 常用的放电器件有TVS，齐纳二极管，压敏电阻，气体放电管等。如图

静电放电防护的基本原理和原则

静电放电防护的基本原理和原则 静电放电防护的基本原理和原则 一、发生ESD损伤的三种情况 1、带有表龟的导体（人体、设备等）对处于接地的器件发生放电造成损伤； 2、器件带有静电与导体发生放电造成损伤； 3、在静电场中，器件接触接地的导体发生放电造成损伤。 二、ESD防护四项基本原则 1、等电位连接：与敏感器件接触的导体实现等电位连接，避免因导全带静电发生放电； 2、静电源控制：绝缘材料的静电通过接地和等电位连接无法消除，因此必须对敏感器件周边进行静电源控制； 3、防静电包装：出ESD防护区的器件必须使用防静电包装，以防外界静电源的影响； 4、安全第一：ESD防护措施不能降低安全水准，如安全与之冲空，安全第一。 三、基本技术手段 1、等电位：基本原理：等到电位状态下不发生放电。做法：①所有可能接触器件的物体使用并连接（共同连接点）；②接地系统间进行跨接避免电势差。 2、接地：基本原理：将静电通过接地线或接地装置传导泄放到大地。做法：①建立静电接地系统；②静电导电材料的使用；③两种方式：硬功夫接地和软接地。 3、离子化中和：基本原理：电离空气产生正负离子，中和静电电荷。做法：①离子风机、离子风枪、离子吧；②自感式的离子静电消除器。 4、阻值控制：基本原理：通过电阻控制，控制过强的表龟泄放或放电，同时保证人体安全。做法：①静电耗散材料的使用；②连接安全限流电阻。 5、静电放电屏蔽：基本原理：屏蔽静电场，阻隔静电放电电流通过敏感器件。做法：①静电屏蔽材料和屏蔽容器的使用；②绝缘材料和阻隔结构。 6、湿度控制：基本原理：增加湿度减少静电的产生，降低摩擦电压。做法：①控制湿度在40~70%（满足多数标准的要求）。 7、材料选择和工艺控制避免产生静电：基本原理：通过使用不产生或产生静电小的材料，减少静电；材料表面光洁，减少静电；静电序列的应用。做法：①使用抗静电材料；②使用抗静电剂。 8、标识和标注：对敏感器件进行标识避免当作非敏感器件存放、运输和操作；对ESD防护用品和材料进行标识，以表明其功能，防止超出有效期使用；对EPA（ESD保护工作区，工作站）进行标识；对EPA中可能存在的风险进行警示（IEC）；对接地点进行标识；涉及到敏感器件的文件、设计图纸进行标注（IEC）；对EPA中的设备进标识（IEC）。 9、保护电路和结构设计提高抗静电能力。

静电放电(ESD)

静电放电（ESD） 1. 静电放电模型 为了定量地研究静电放电问题，必须建立ＥＳＤ模型。人体静电是引起静电危害如火炸药和电火工品发生意外爆炸或静电损坏的最主要和最经常的因素，因此国内外对防静电放电控制要求都是以防人体静电为主，并建立了人体模型（Human Body Model - HBM），HMB是ESD模型中建立最早和最主要的模型之一。除人体模型外，还有很多其它静电放电模型。 人体模型(HBM) 家具ESD模型 机器模型(MM) 人体金属ＥＳＤ模型 带电器件CDM模型 其它静电放电模型 2. 静电放电模拟器(ESD Simulator)或静电放电发生器(ESD Generator) 静电放电发生器的基本要求 静电放电发生器的选用 静电放电发生器的研制过程 EST802静电放电发生器 我人体模型(HBM) 人体静电是引起火炸药和电火工品发生意外爆炸的最主要和最经常的因素，因此国内外对电火工品的防静电危害要求都是以防人体静电为主，并建立了人体模型（Human Body Model - HBM），HMB是ESD模型中建立最早和最主要的模型之一。

人体能贮存一定的电荷，所以人体明显地存在电容。人体也有电阻，这电阻依赖于人体肌肉的弹性、水份、接触电阻等因素。大部分研究人员认为电容器串一电阻是较为合理的电气模型,见图3－1。过去有许多研究试图确定典型人体的这些参数的适当取值。通常把电容器串联一电阻作为人体模型。早在1962年，美国国家矿务局[ ]测得22人次人体电容范围为95～398PF，平均电容值为240，100次试验测得手与手之间的平均电阻为4000Ω。这些数据为建立了人体模型起了一个好的开端，做过一些修改之后，用在电子工业中建立早期的模拟电路。Kirk等[ ]人测得人体电容值的范围为132－190PF。人体电阻值为87－190Ω。为了求得一致，美国海军[ ]1980年提出了一个电容值为100PF，电阻为1.5ｋΩ的所谓“标准人体模型”。这一标准得到广泛采用，但在后来也遇到一些问题。 国电压最高电压(120kV)的静电放电模拟器研制成功 2001-06-30 家具ESD模型 在人们的生活和生产过程中，除人体ＥＳＤ模型外，家具ＥＳＤ模型也是最为常见的ＥＳＤ模型。最早研究家具模型的是IBM公司的Calcayecchio[[i]]。Maas[[ii]]等人还把家具模型与人体/手指模型和手/金属模型进行了比较。家具模型是代表与地绝缘的金属椅子、手推车、工具箱等家具ＥＳＤ的放电模型。早期的主要研究是测量典型家具的电容和放电电流。其电容大约在几十至135PF 左右。家具放电的主要特点是低的阻抗（15－75Ω），串联电感大约在0.2-0.4μH, 因此这导致欠阻尼振荡。对于2000Ｖ的放电，其电流波形上升时间大约在1－8nS之间，半周期（第一个峰值电流与第一个反相峰值电流之间）在10－18nS。放电能产生非常大的电流。 图3－20给出了当家具电容C=80pF, 放电电阻R=50Ω,电感 L=0.3μH,放电电压 V0=2kV时数值计算的家具模型ＥＳＤ电流波形。从图3-20可见，家具模型ＥＳＤ波形为欠阻尼振荡波形，持续时间约为50nS。

静电放电模式HBMIEC电路及静电等级及比较

LED静电击穿原理 以PN结结构为主的LED，在制造、筛选、测试、包装、储运及安装使用等环节，难免不受静电感应影响而产生感应电荷。若得不到及时释放，LED的两个电极上形成的较高电压将直接加上led芯片的PN结两端。 当电压超过LED的最大承受值后，静电电荷将以极短的瞬间（纳秒级别）在LED芯片的两个电极之间进行放电，功率焦耳的热量将使得LED芯片内部的导电层、PN发光层的局部形成高温，高温将会把这些层熔融成小孔，从而造成漏电以及短路的现象。 ESD：Electrostatic Discharge，即是静电放电，每个从事硬件设计和生产的工程师都必须掌握ESD的相关知识。为了定量表征ESD 特性，一般将ESD 转化成模型表达方式，ESD 的模型有很多种，下面介绍最常用的三种。 1.HBM：Human Body Model，人体模型： 该模型表征人体带电接触器件放电，Rb 为等效人体电阻，Cb 为等效人体电容。等效电路如下图。图中同时给出了器件HBM 模型的ESD 等级。 ESD人体模型等效电路图及其ESD等级 2.MM：Machine Model，机器模型： 机器模型的等效电路与人体模型相似，但等效电容(Cb)是200pF，等效电阻为0，机器模型与人体模型的差异较大，实际上机器的储电电容变化较大，但为了描述的统一，取200pF。由于机器模型放电时没有电阻，且储电电容大 于人体模式，同等电压对器件的损害，机器模式远大于人体模型。

ESD机器模型等效电路图及其ESD等级 3.CDM：Charged Device Model，充电器件模型： 半导体器件主要采用三种封装型式(金属、陶瓷、塑料)。它们在装配、传递、试验、测试、运输及存贮过程中，由于管壳与其它绝缘材料(如包装用的塑料袋、传递用的塑料容器等)相互磨擦，就会使管壳带电。器件本身作为电容器的一个极板而存贮电荷。CDM 模型就是基于已带电的器件通过管脚与地接触时，发生对地放电引起器件失效而建立的，器件带电模型如下：

静电放电防护设计规范与指南

第一章概述 (2) 1.1静电和静电放电 (2) 1.2 静电放电的特点 (2) 1.3静电放电的类型 (2) 第二章静电放电模型 (3) 2.1人体带电模型 (3) 2.2 场增强模型（人体-金属模型） (3) 2.3 带电器件模型 (4) 第三章静电放电的危害 (5) 3.1 ESD造成元器件失效 (5) 3.2 ESD引起信息出错，导致设备故障 (5) 3.3 高压静电吸附尘埃微粒 (5) 第四章ESD防护设计指南 (5) 4.1 设备的ESD防护设计要求 (6) 4.2 PCB的ESD防护设计要求 (6) 4.3 通讯端口的ESD防护设计要求 (10) 第五章典型案例 (13) 5.1 某宽带园区接入产品防静电设计 (13) 5.2 某小容量带宽接入产品的防静电设计 (14) 5.3 某产品与结构工艺有关的防静电案例 (15) 5.4 ESD试验使某单板程序“跑飞” (15) 5.5 试验使单板复位 (17)

第一章概述 1.1静电和静电放电 静电式物体表面的静止电荷。物体在接触、摩擦、分离、感应、电解等过程中，发生电子或离子的转移，整电荷和负电荷在局部范围内失去平衡，就形成了静电。带有静电的物体称为带电体。当带电体表面附近的静电场梯度大到一定的程度，超过周围介质的绝缘击穿场强时，介质将会发生电离，从而导致带电体的点和部分的电荷部分或全部中和。这种现象我们称之为静电放电(ESD)。静电放电可以出现在两个物体之间，也可由物体表面静电荷直接向空气放电。 人体由于自身的动作以及与其它物体的接触、分离。摩擦或感应等因素，可以带上几千伏甚至上万伏的静电。在干燥的季节，人们在黑暗中托化纤衣服时，常常会听到“啪啪”的声音，同时还会看到火花，这就是人体的静电放电现象。在工业生产中，人是主要的静电干扰源之一。 1.2 静电放电的特点 1、静电放电时高电位，强电场，瞬时大电流的过程 大多数情况下静电放电过程往往会产生瞬时脉冲大电流，尤其是带电导体或手持小金属物体的带电人体对接地体产生火花放电时，产生的瞬时电流的强度可达到几十安培甚至上百安培。 2、静电放电会产生强烈的电磁辐射形成电磁脉冲 在静电放电过程中，会产生上升时间极快、持续时间极短的初始大电流脉冲，并产生强烈的电磁辐射，形成静电放电电磁脉冲，它的电磁能量往往会引发起电子系统中敏感部件的损坏、翻转，使某些装置中的电火工品误爆，造成事故。 1.3静电放电的类型 静电放电类型主要有下面三种： 1、电晕放电

静电放电(ESD)最常用的三种模型及其防护设计

静电放电（ESD）最常用的三种模型及其防 护设计 ESD：Electrostatic Discharge，即是静电放电，每个从事硬件设计和生产的工程师都必须掌握ESD 的相关知识。为了定量表征 ESD 特性，一般将 ESD 转化成模型表达方式，ESD 的模型有很多种，下面介绍最常用的三种。 1.HBM：Human Body Model，人体模型： 该模型表征人体带电接触器件放电，Rb 为等效人体电阻，Cb 为等效人体电容。等效电路如下图。图中同时给出了器件 HBM 模型的 ESD 等级。 ESD人体模型等效电路图及其ESD等级 2.MM：Machine Model，机器模型： 机器模型的等效电路与人体模型相似，但等效电容(Cb)是200pF，等效电阻为 0，机器模型与人体模型的差异较大，实际上机器的储电电容变化较大，但为了描述的统一，取200pF。由于机器模型放电时没有电阻，且储电电容大于人体模式，同等电压对器件的损害，机器模式远大于人体模型。

ESD机器模型等效电路图及其ESD等级 3.CDM：Charged Device Model，充电器件模型： 半导体器件主要采用三种封装型式(金属、陶瓷、塑料)。它们在装配、传递、试验、测试、运输及存贮过程中，由于管壳与其它绝缘材料(如包装用的塑料袋、传递用的塑料容器等)相互磨擦，就会使管壳带电。器件本身作为电容器的一个极板而存贮电荷。CDM 模型就是基于已带电的器件通过管脚与地接触时，发生对地放电引起器件失效而建立的，器件带电模型如下： ESD充电器件模型等效电路图及其ESD等级

器件的 ESD 等级一般按以上三种模型测试，大部分 ESD 敏感器件手册上都有器件的ESD数据，一般给出的是 HBM 和 MM。 通过器件的 ESD 数据可以了解器件的 ESD 特性，但要注意，器件的每个管脚的 ESD 特性差异较大，某些管脚的 ESD 电压会特别低，一般来说，高速端口，高阻输入端口，模拟端口 ESD电压会比较低。 ESD 防护是一项系统工程，需要各个环节实施全面的控制。下图是一个 ESD 防护的流程图： ESD 防护设计流程图 ESD 防护设计可分为单板防护设计、系统防护设计、加工环境设计和应用环境防护设计，单板防护设计可以提高单板 ESD 水平，降低系统设计难度和系统组装的静电防护要求。当系统设计还不能满足要求时，需要进行应用环境设计防护设计。ESD 敏感器件在装联和整机组装时，环境的 ESD 直接加载到器件，所以加工环境的 ESD 防护是至关重要的。 一般整机、单板、接口的接触放电应达到±2000V(HBM)以上的防护要求。器件的 ESD 防护设计是在器件不能满足 ESD 环境要求的情况下，通过衰减加到器件上的 ESD 能量达到保护器件的目的。ESD 是电荷放电，具有电压高，持续时间短的特点，根据这些特点，ESD 能量衰减可通过电压限制、电流限制、高通滤波、带通滤波等方式实现，所以防护电路的形式多种多样，这里就不一一列举。

静电放电ESD最常用的三种模型及其防护设计

静电放电E S D最常用的三种模型及其防护设计 TPMK standardization office【 TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C- TPMK18】

静电放电（ESD）最常用的三种模型及其防护设计 ESD：Electrostatic Discharge，即是静电放电，每个从事硬件设计和生产的工程师都必须掌 握ESD 的相关知识。为了定量表征 ESD 特性，一般将 ESD 转化成模型表达方式，ESD 的模型有很多种，下面介绍最常用的三种。 1.HBM：Human Body ，人体模型： 该模型表征人体带电件放电，Rb 为等效人体，Cb 为等效人体。等效电路如下图。图中同时给出了器件 HBM 模型的 ESD 等级。 ESD人体模型等效电路图及其ESD等级 2.MM：Machine Model，机器模型： 机器模型的等效电路与人体模型相似，但等效电容(Cb)是，等效电阻为 0，机器模型与人体模型的差异较大，实际上机器的储电电容变化较大，但为了描述的统一，取 200pF。由于机器模型放电时没有电阻，且储电电容大于人体模式，同等电压对器件的损害，机器模式远大于人体模型。 ESD机器模型等效电路图及其ESD等级 3.CDM：Charged Model，件模型： 半导体器件主要采用三种封装型式(金属、陶瓷、塑料)。它们在装配、传递、试验、测试、运输及存贮过程中，由于管壳与其它(如包装用的塑料袋、传递用的塑料容器等)相互磨擦，就会使管壳带电。器件本身作为的一个极板而存贮电荷。CDM 模型就是基于已带电的器件通过管脚与地接触时，发生对地放电引起器件失效而建立的，器件带电模型如下： ESD充电器件模型等效电路图及其ESD等级 器件的 ESD 等级一般按以上三种模型测试，大部分 ESD 敏感器件手册上都有器件的 ESD数据，一般给出的是 HBM 和 MM。 通过器件的 ESD 数据可以了解器件的 ESD 特性，但要注意，器件的每个管脚的 ESD 特性差异较大，某些管脚的 ESD 电压会特别低，一般来说，高速端口，高阻输入端口，模拟端口 ESD 电压会比较低。 ESD 防护是一项系统工程，需要各个环节实施全面的控制。下图是一个 ESD 防护的流程图： ESD 防护设计流程图 ESD 防护设计可分为单板防护设计、系统防护设计、加工环境设计和应用环境防护设计，单板防护设计可以提高单板 ESD 水平，降低系统设计难度和系统组装的静电防护要求。当系统设计还不能满足要求时，需要进行应用环境设计防护设计。ESD 敏感器件在装联和整机组装时，环境的 ESD 直接加载到器件，所以加工环境的 ESD 防护是至关重要的。 一般整机、单板、接口的接触放电应达到±(HBM)以上的防护要求。器件的 ESD 防护设计是在器件不能满足 ESD 环境要求的情况下，通过衰减加到器件上的 ESD 能量达到件的目的。ESD

静电放电及防护基础知识(新编版)

( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 静电放电及防护基础知识(新编 版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process

静电放电及防护基础知识(新编版) 一、术语及定义 1、静电：物体表面过剩或不足的静止的电荷． 2、静电场：静电在其周围形成的电场． 3、静电放电：两个具有不同静电电位的物体，由于直接接触或静电场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度后，击穿其间介质而进行放电的现象就是静电放电． 4、静电敏感度：元器件所能承受的静电放电电压． 5、静电敏感器件：对静电放电敏感的器件． 6、接地：电气连接到能供给或接受大量电荷的物体，如大地、船等． 7、中和：利用异性电荷使静电消失． 8、防静电工作区：配备各种防静电设备和器材，能限制静电电位，具有明确的区域界限和专门标记的适于从事静电防护操作的工

作场地． 二、静电的产生 1、摩擦：在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电，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，越容易摩擦生电．另外，任何两种不同物质的物体接触后再分离，也能产生静电． 2、感应：针对导电材料而言，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． 3、传导：针对导电材料而言，因电子能在它的表面自由流动，如与带电物体接触，将发生电荷转移． 三、静电对电子工业的影响 集成电路元器件的线路缩小，线路面积减小，耐压降低，使得器件耐静电冲击能力的减弱，静电电场（StaticElectricField）和静电电流（ESDcurrent）成为这些高密度元器件的致命杀手．同时大量的塑料制品等高绝缘材料的普遍应用，导致产生静电的机会大

有关静电放电(ESD)的讨论

有关静电放电（ESD）的讨论 ——蔡泽PB11009032 摘要：静电是人们日常生活中一种司空见惯的现象，静电的许多功能已经应用到军工或民用产品中，如静电除尘、静电喷涂、静电分离、静电复印等。然而，静电放电却又成为电子产品和设备的一种危害，造成电子产品和设备的功能紊乱甚至部件损坏。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,人们对静电放 电的电磁场效应如电磁干扰及电磁兼容性也问题越来越重视，因此静电放电产生的危害也引起了人们的高度重视，人们尝试用各种方法将静电放电的危害降至最低。 一. 静电及静电放电 静电是物体表面过剩或不足的静止的电荷。静电的产生是由于电子在外力的作用下，从一个物体转移到另一个物体或者是受外界磁场的影响而产生的极化现象。正电荷和负电荷在局部范围内失去平衡就会产生静电能。 静电有以下特点： 1.高电位：最高可达数万伏以至数十万伏 2.低电量：毫微库仑（nc,10-9c）级别 3.作用时间短：多为微秒（us,10-6s）级。 静电的产生方式有： 1.摩擦：在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离， 即可产生静电，而产生静电的最通方法，就是摩擦生电。材料的绝 缘性越好，越容易是使用摩擦生电。另外，任何两种不同物质的物 体接触后再分离，也能产生静电。

2. 感应：针对导电材料而言，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。 3.传导：针对导电材料而言，因电子能在它的表面自由流动，如 与带电物体接触，将发生电荷转移。 静电放电：静电源跟其它物体接触时，依据电荷中和的原则，存在着电荷流动，传送足够的电量以抵消电压。这个高速电量的传送过程中，将产生潜在的破坏电压、电流以及电磁场，严重时将其中物体击毁。这就是静电放电。 静电放电用英文缩写表示即为ESD（Electro Static Discharge）。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。ESD会导致电子设备严重地损坏或操作失常。半导体专家以及设备的用户都在想办法抑制ESD。 ESD三种型式 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，尤其对朔料件，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，侧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。 这三种ESD对于半导体器件的生产和电子产品的生产都非常重要。电子产品在使用过程最容易受到第三种ESD的损坏，便携式电子产品尤其容

静电放电及防护基础知识简易版

In Order To Simplify The Management Process And Improve The Management Efficiency, It Is Necessary To Make Effective Use Of Production Resources And Carry Out Production Activities. 编订：XXXXXXXX 20XX年XX月XX日 静电放电及防护基础知识 简易版

静电放电及防护基础知识简易版 温馨提示：本安全管理文件应用在平时合理组织的生产过程中，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到实现简化管理过程，提高管理效率，实现预期的生产目标。文档下载完成后可以直接编辑，请根据自己的需求进行套用。 一、术语及定义 1、静电：物体表面过剩或不足的静止的电荷． 2、静电场：静电在其周围形成的电场． 3、静电放电：两个具有不同静电电位的物体，由于直接接触或静电场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度后，击穿其间介质而进行放电的现象就是静电放电． 4、静电敏感度：元器件所能承受的静电放电电压． 5、静电敏感器件：对静电放电敏感的器

件． 6、接地：电气连接到能供给或接受大量电荷的物体，如大地、船等． 7、中和：利用异性电荷使静电消失． 8、防静电工作区：配备各种防静电设备和器材，能限制静电电位，具有明确的区域界限和专门标记的适于从事静电防护操作的工作场地． 二、静电的产生 1、摩擦：在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电，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，越容易摩擦生电．另外，任何两种不同物质的物体接触后再分离，也能产生静电．

静电放电的电流路径和电位讨论

静电放电的电流路径和电位讨论 一切物体都是由带有负电荷的电子和带有正电荷的质子和中性的中子构成。然而，两个物体接触或剥离时，一个物体的电子跳出，正极性变多，呈现正极性。另一个物体电子附着增加，负电荷增多，呈现负极性。当两物体接触时，电荷会迁移到相对地吸附力强的一方，产生电子的移动。期间就会产生电场的变化。当电荷变化达到一定的大小的时候，击穿期间介质而产生放电的现象就是“静电放电”，简称为ESD 。 我们平常测试的静电放电模型人体模型，其放电电路原理图如图 1所示。 图 1 静电放电人体模型电路图 实际的放电枪和产品测试布置图如图 2所示。 图 2 ESD 测试布置图 测试当中，我们经常会碰到将电荷直接注入到产品的工作地和电源当中，导致被测产品工作不正常，出现复位、死机等情况。这很大一部分原因可能是地电位发生了变化，由于模拟或者数字信号电平的高低的参考标准就是系统的工作地。如果系统的工作地的电位发生了变化势必导致信号的电平发生变化，如模拟信号被拉低或者抬高，数字电平发生翻转，所以导致了系统的异常。因此研究ESD 测试时系统工作地的地电位高低的变化将引导我们进行ESD 问题的分析和整改。 ESD 测试时，测试电压的等级有正负极性之分。当分别用正负电压分别直接施加在系统的电源和地上，其电流流向和地电位的变化是什么样的情况呢？我们分别讨论此四种情尖锥放电头 静电放电枪 被测产品

况。 情况一：静电放电的正电压施加在正电源上 当静电放电为正电压时，直接对电源线进行放电（放电电压>>电源电压），此时静电枪显现的是正极性。当接触到电源线时，静电枪对电子的吸附力大于电源线，此时电子从电源线流到静电枪，电流的流动方向与电子的方向相反即其从枪头流向电源线。由于电源线失去了电子，其正极性会增强。会导致电源线电位增高。其流程图如图3所示。 图 3 情况一框图 情况二：静电放电的负电压施加在正电源上 当静电放电为负电压时，直接对电源线进行放电（放电电压<<电源电压），此时静电枪显现的是负极性，带有大量的电子。由于电源线的吸附力大于静电枪，此时电子从静电枪流向电源线，电流从电源线流向静电枪。电源线得到电子，其负极性会增强，导致电源线电位降低。其流程图如图4所示。 图 4 情况二框图 情况三：静电放电的正电压施加在工作地上 当静电放电为正电压时，直接对工作地进行放电。此时静电枪显现的是正极性。当接触工作地进行放电时，静电枪的吸附力大于工作地，电子从工作地流向静电枪，电流从静电枪流向工作地。工作地失去电子，正极性增强。从而抬高了地电平。其流程图如图5所示。 图 5 情况三框图 情况四：静电放电的负电压施加在工作地上 当静电放电为负电压时，直接对工作地进行放电。此时静电枪显现的是负极性，当接触

静电放电(ESD)最常用的三种模型及其防护设计

ESD ：ESD 的相关种，下面介 1.HBM 该模型等效电路如 2.MM 机器模型与人体模于机器模型于人体模型 静Electrostat 关知识。为介绍最常用M ：Human 型表征人体如下图。图M ：Machine 模型的等效模型的差异型放电时没型。 电放电(tic Discharg 为了定量表征用的三种。 Body Mode 体带电接触器图中同时给出ES e Model ，机效电路与人体异较大，实际没有电阻，且 ES ESD)最常ge ，即是静征ESD 特性el ，人体模器件放电，出了器件 H SD 人体模型机器模型：体模型相似际上机器的且储电电容SD 机器模型常用的三静电放电，每性，一般将模型： Rb 为等效HBM 模型型等效电路 似，但等效的储电电容变容大于人体模 型等效电路三种模型每个从事硬ESD 转化成效人体电阻的ESD 等级路图及其ESD 电容(Cb)是变化较大，模式，同等路图及其 ESD 及其防护硬件设计和生成模型表达方1.5k Ω，Cb 级。 D 等级 200pF ，等但为了描述等电压对器件D 等级 护设计 生产的工程方式，ESD b 为等效人等效电阻为(述的统一， 件的损害，程师都必须掌的模型有很人体电容100(Rb) 0，机器取 200pF 机器模式远掌握很多0pF 。器模。由远大

3.CDM 半导体运输及存贮擦，就会使的器件通过 器件的一般给出的 通过器较大，某些会比较低。 ESD 防 ESD 防板防护设计还不能满足的ESD 直接 一般整计是在器件的。ESD 是压限制、电M ：Charged 体器件主要贮过程中，使管壳带电过管脚与地的ESD 等级的是HBM 器件的ESD 些管脚的E 。 防护是一项防护设计可计可以提高足要求时，接加载到器整机、单板件不能满足是电荷放电 电流限制、d Device Mo 要采用三种封由于管壳与电。器件本身地接触时，发ESD 级一般按以上和MM 。 D 数据可以了SD 电压会特项系统工程，可分为单板防高单板ESD 水需要进行应器件，所以加板、接口的接足ESD 环境要电，具有电压 高通滤波、odel ，充电封装型式(金与其它绝缘身作为电容发生对地放充电器件模上三种模型了解器件的特别低，一需要各个ESD 防护设计、水平，降低应用环境设加工环境的接触放电应要求的情况压高，持续 、带通滤波电器件模型：金属、陶瓷缘材料(如包容器的一个极放电引起器件模型等效电型测试，大部的ESD 特性一般来说，高个环节实施全D 防护设计系统防护设低系统设计难设计防护设计的ESD 防护应达到±2000况下，通过衰续时间短的特 波等方式实现： 瓷、塑料)。包装用的塑料极板而存贮件失效而建电路图及其部分ESD 敏感，但要注意高速端口，全面的控制计流程图 设计、加工难度和系统计。ESD 敏是至关重要0V(HBM)以衰减加到器特点，根据现。 它们在装配料袋、传 递贮电荷。CD 建立的，器件ESD 等级 感器件手册意，器件的每高阻输入端制。下图是一工环境设计和统组装的静敏感器件在装要的。 上的防护要器件上的ES 据这些特点，配、传递、递用的塑料DM 模型就是件带电模型上都有器件每个管脚的端口，模拟一个ESD 防和应用环境电防护要求装联和整机要求。器件D 能量达到，ESD 能量试验、测试料容器等)相互是基于已带型如下： 件的ESD 数据的ESD 特性差拟端口ESD 防护的流程图境防护设计求。当系统设机组装时，环件的ESD 防护到保护器件的量衰减可通过试、互磨带电据，差异电压图： ，单设计环境护设的目过电

静电放电及防护基础知识

编号：SM-ZD-75365 静电放电及防护基础知识Organize enterprise safety management planning, guidance, inspection and decision-making, ensure the safety status, and unify the overall plan objectives 编制：____________________ 审核：____________________ 时间：____________________ 本文档下载后可任意修改

静电放电及防护基础知识 简介：该安全管理资料适用于安全管理工作中组织实施企业安全管理规划、指导、检查和决策等事项，保证生产中的人、物、环境因素处于最佳安全状态，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 一、术语及定义 1、静电：物体表面过剩或不足的静止的电荷． 2、静电场：静电在其周围形成的电场． 3、静电放电：两个具有不同静电电位的物体，由于直接接触或静电场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度后，击穿其间介质而进行放电的现象就是静电放电． 4、静电敏感度：元器件所能承受的静电放电电压． 5、静电敏感器件：对静电放电敏感的器件． 6、接地：电气连接到能供给或接受大量电荷的物体，如大地、船等． 7、中和：利用异性电荷使静电消失． 8、防静电工作区：配备各种防静电设备和器材，能限制静电电位，具有明确的区域界限和专门标记的适于从事静电防护操作的工作场地．

二、静电的产生 1、摩擦：在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电，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，越容易摩擦生电．另外，任何两种不同物质的物体接触后再分离，也能产生静电． 2、感应：针对导电材料而言，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． 3、传导：针对导电材料而言，因电子能在它的表面自由流动，如与带电物体接触，将发生电荷转移． 三、静电对电子工业的影响 集成电路元器件的线路缩小，线路面积减小，耐压降低，使得器件耐静电冲击能力的减弱，静电电场（Static Electric Field）和静电电流（ESDcurrent）成为这些高密度元器件的致命杀手．同时大量的塑料制品等高绝缘材料的普遍应用，导致产生静电的机会大增．日常生活中如走动、空气流动、搬运等都能产生静电．人们一般认为只有CMOS类的晶片才对静电敏感，实际上，集成度高的元器件电路都很敏感．

静电放电及防护基础知识(标准版)

静电放电及防护基础知识(标 准版) Safety management is an important part of enterprise production management. The object is the state management and control of all people, objects and environments in production. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0417

静电放电及防护基础知识(标准版) 一、术语及定义 1、静电：物体表面过剩或不足的静止的电荷． 2、静电场：静电在其周围形成的电场． 3、静电放电：两个具有不同静电电位的物体，由于直接接触或静电场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度后，击穿其间介质而进行放电的现象就是静电放电． 4、静电敏感度：元器件所能承受的静电放电电压． 5、静电敏感器件：对静电放电敏感的器件． 6、接地：电气连接到能供给或接受大量电荷的物体，如大地、船等． 7、中和：利用异性电荷使静电消失．

8、防静电工作区：配备各种防静电设备和器材，能限制静电电位，具有明确的区域界限和专门标记的适于从事静电防护操作的工作场地． 二、静电的产生 1、摩擦：在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电，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，越容易摩擦生电．另外，任何两种不同物质的物体接触后再分离，也能产生静电． 2、感应：针对导电材料而言，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． 3、传导：针对导电材料而言，因电子能在它的表面自由流动，如与带电物体接触，将发生电荷转移． 三、静电对电子工业的影响 集成电路元器件的线路缩小，线路面积减小，耐压降低，使得器件耐静电冲击能力的减弱，静电电场（StaticElectricField）和