ESD是代表英文ElectroStatic Discharge即"靜電放電"的意思。ESD是本世紀中期以來(lái)形成的以研究靜電的產(chǎn)生與衰減、靜電放電模型、靜電放電效應如電流熱(火花)效應(如靜電引起的著(zhù)火與爆炸)及和電磁效應(如電磁干擾)等的學(xué)科。近年來(lái)隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展、微電子技術(shù)的廣泛應用及電磁環(huán)境越來(lái)越復雜，對靜電放電的電磁場(chǎng)效應如電磁干擾(EMI)及電磁兼容性(EMC)問(wèn)題越來(lái)越重視。

 

ESD的產(chǎn)生的三種形式：

1、人體型式即指當人體活動(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，尤其對塑料件，當在自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì )產(chǎn)生摩擦電荷，而這些摩擦電荷通過(guò)低電阻的線(xiàn)路非常迅速地瀉放到高度導電的牢固接地表面，因此造成損壞;或者通過(guò)感應使ESD敏感的裝置的金屬部分帶電而造成損壞。

 

3、場(chǎng)感類(lèi)型式即有強電場(chǎng)圍繞，這可能來(lái)之于塑性材料或人的衣服，會(huì )發(fā)生電子轉化跨過(guò)氧化層。若電位差超過(guò)氧化層的介電常數，則會(huì )產(chǎn)生電弧以破壞氧化層，其結果為短路。

 

4、其它還有：機器模式、場(chǎng)增強模型、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，是正負電荷在局部失衡時(shí)產(chǎn)生的一種現象。靜電現象是指電荷在產(chǎn)生與消失過(guò)程中所表現出的現象的總稱(chēng)，如摩擦起電就是一種靜電放電現象。

 

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)子數與電子數量相同，正負平衡，所以對外表現出不帶電的現象。但是電子環(huán)繞于原子核周?chē)?，一?jīng)外力即脫離軌道，離開(kāi)原來(lái)的原子A而侵入其他的原子B，A原子因缺少電子數而帶有正電現象，稱(chēng)為陽(yáng)離子、B原子因增加電子數而呈帶負電現象，稱(chēng)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電。若在分離的過(guò)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電荷不平衡的過(guò)程。摩擦是一個(gè)不斷接觸與分離的過(guò)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)機械過(guò)程，依靠相對表面移動(dòng)傳送電量。傳送的電量取決于接觸的次數。表面粗糙度濕度，接觸壓力，摩擦特性以及相對運動(dòng)速度。一個(gè)人或一輛車(chē)所能帶來(lái)的電量的電壓值大程度上由它們的電容決定。

 

C、感應起電

針對導體材料而言，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，正負離子就會(huì )轉移。

 

D、傳導起電

針對導電材料而言，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引起兩物體間的靜電電荷的轉移。靜電電場(chǎng)的能量達到一定程后，擊穿其間介質(zhì)而進(jìn)行放電的現象就是靜電放電。

 

ESD在一個(gè)對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(guò)程即為ESD。在這個(gè)過(guò)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(guò)1GHz，取決于電平。相對漫濕度?？拷俣群头烹娢矬w的形狀。在這個(gè)頻率典型的設備電纜甚至印制板上的走線(xiàn)會(huì )變成非常有效的接收天線(xiàn)。因而對于典型的模擬或數字電子設備，ESD傾向于感應出高電平的噪聲，它會(huì )導致電子設備嚴重受損或操作失常。

 

當ESD位置距離較近時(shí)，無(wú)論是電流還是磁場(chǎng)都是很強的。因此在ESD位置附近的電路一般會(huì )受到影響。

 

ESD對電子設備的影響

 

ESD對電路的干擾有兩種機理：

一種是靜電放電電流直接通過(guò)電路，對電路造成損壞;

 

另一種是靜電放電電流產(chǎn)生的電磁場(chǎng)通過(guò)電容耦合，電感耦合或空間輻射耦合等途徑對電路造成干擾。ESD電流產(chǎn)生的場(chǎng)可以直接穿透設備，或通過(guò)孔洞?？p隙。通風(fēng)孔。輸入輸出電纜等耦合到敏感電路。當ESD電流在系統內部流動(dòng)時(shí)，它們激發(fā)路徑中所經(jīng)過(guò)的天線(xiàn)，這些天線(xiàn)的發(fā)射效率主要依賴(lài)于尺寸。ESD脈沖所導致的輻射波長(cháng)從幾厘米到數百米，這些輻射能量產(chǎn)生的電磁噪聲將損壞電子設備或者騷擾它們的運行。

 

電磁噪聲可通過(guò)傳導或輻射方式進(jìn)入電子設備。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。在遠場(chǎng)，則存在電磁場(chǎng)耦合。

 

如果ESD感應的電壓和/或電流超過(guò)電路的信號電平，電路操作將失常。在高阻抗電路中，電流信號很小，信號用電壓電平表示，此時(shí)電容耦合將占主導地位，ESD感應電壓為主要問(wèn)題。在低阻電路中，信號主要為電流形式，因而電感耦合占主導地位，ESD電流將導致大多數電路出現問(wèn)題。

 

兩種主要的破壞機制是：

 

①由于ESD電流產(chǎn)生熱量導致設備的熱失效;

 

②由于ESD感應出高的電壓導致絕緣擊穿。兩種破壞可能在一個(gè)設備中同時(shí)發(fā)生絕緣擊穿可能激發(fā)大的電流，這又進(jìn)一步導致熱失效。因為使設備產(chǎn)生損壞比導致它失常所必需的電壓和電流要大1~2個(gè)數量級，損壞更有可能在傳導耦合時(shí)產(chǎn)生，這就是說(shuō)，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致失常。以上就是ESD的解析，希望能夠給大家幫助。