电子产品静电放电的危害、测试及其对策论文

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1、电子产品静电放电的危害、测试及其对策论文摘要: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（ESD）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。一个操作员在正常的设备操作中也可能因衣服或皮肤带有危害的电荷而使机器运行紊乱，甚至损坏硬件设备。现代半导体器件的规模越来越大，工作电压越来越低，导致了半导体器件对外界电磁骚扰敏感程度也大大提高。ESD对于电路引起的干扰、对元器件、CMOS电路及接口电路造成的破坏等问题越来越引起人们的重视。电子设备的

2、ESD也开始作为电磁兼容性测试的一项重要内容写入国家标准和国际标准。关键词:电子产品;静电放电;测试;设计一、静电放电形成的机理及其对电子产品的危害静电是两种介电系数不同的物质磨擦时.freelJ）尽管静电电压高达10kV，能量仅15mJ，对人体没伤害，但当人手去触摸设备的金属部分时会产生火花放电，瞬间的脉冲峰值很高，很可能对电子电路产生干扰或破坏。本例中放电电流的峰值为：IP≈U／R=20（A）；放电时间很短，可近似为：Td≈RC＝150（ns），这对于MOS电路来说，则将受到致命打击。ESD两种主要的破坏机制是：由于ESD电流产生热量导致设备的热失效；由于ESD

3、感应出高的电压导致绝缘击穿。两种破坏可能在一个设备中同时发生，例如，绝缘击穿可能激发大的电流，这又进一步导致热失效。二、电子产品的静电放电测试及相关要求随着电子产品的复杂程度和自动化程度越来越高，电子产品的ESD敏感度也越高，电子产品抵御ESD干扰的能力已经成为电子产品质量好坏的一个重要因素。那么如何来衡量电子产品抗ESD干扰的能力？通过ESD抗扰度试验可以检测这种能力。为此越来越多的产品标准将ESD抗扰度试验作为推荐或强制性内容纳入其中。电子设备的ESD抗扰度试验也作为电子设备电磁兼容性测试一项重要内容列入国家标准和国际标准。对不同使用环境、不同用途、不同ESD敏

4、感度的电子产品标准对ESD抗扰度试验的要求是不同的，但这些标准关于ESD抗扰度试验大多都直接或间接引用GB/T17626.2-1998（idtIEC61000-4-2:1995）：《电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验》这一国家电磁兼容基础标准，并按其中的试验方法进行试验。三、常用的瞬态抑制保护电路有以下几种箝位二极管保护电路：使用2只二极管的目的是为了同时抑制正、负极性的瞬态电压。瞬态电压被箝位在V++VPN~V--VPN范围内，串联电阻担负功率耗散的作用。利用现有电源的电压范围作为瞬态电压的抑制范围，二极管的正向导通电流和串联电阻的阻值决定了该电路的保护能力

5、。本电路具有极好的保护效果，同时其代价低廉，适合成本控制比较严、静电放电强度和频率不十分严重的场合。压敏电阻保护电路：压敏电阻的阻值随两端电压变化而呈非线性变化。当施加在其两端的电压小于阀值电压时，器件呈现无穷大的电阻；当施加在其两端的电压大于阀值电压时，器件呈现很小电阻值。此物理现象类似稳压管的齐纳击穿现象，不同的是压敏电阻无电压极性要求。使用压敏电阻保护电路的特点是简单、经济、瞬态抑制效果好、对电路带来的负面影响甚微，且可以获得较大的保护功率。稳压管保护电路：背对背串接的稳压管对瞬态抑制电路的工作原理是显而易见的。当瞬态电压超过V1的稳压值时，V1反向击穿，V2

6、正向导通；当瞬态电压是负极性时，V2反向击穿，V1正向导通。将这2只稳压管制作在同一硅片上就制成了稳压管对，使用更加方便。TVS（瞬态电压抑制器）二极管：这是最近发展起来的一种固态二极管，适用用于ESD保护。一般选择工作电压大于或等于电路正常工作电压的器件。TVS二极管是和被保护电路并联的，当瞬态电压超过电路的正常工作电压时，二极管发生雪崩，为瞬态电流提供通路，使内部电路免遭超额电压的击穿或超额电流的过热烧毁。由于TVS二极管的结面积较大，使得它具有泄放瞬态大电流的优点，具有理想的保护作用。但同时必须注意，结面积大造成结电容增大，因而不适合高频信号电路的保护。改进后

7、的TVS二极管还具有适应低压电路(＜5V)的特点，且封装集成度高，适用于在印制电路板面积紧张的情况下使用。这些特点决定了它有广泛的适用范围，尤其在高档便携设备的接口电路中有很好的使用价值。结语ESD是造成电子产品工作失常或功能失效的一个重要原因，随着技术的发展和产品的复杂程度的提高，ESD对电子产品的危害也越来越被大家重视。从产品要求的整体情况来看，目前出口的电子产品大多数对ESD抗扰性有要求，达不到要求者被视为不合格产品，是被进口国禁止销售的；国内大多数产品及产品族标准对产品的抗ESD特性没有强制要求，但这并不是说ESD抗扰性不重要，电子产品的ESD抗扰性直接