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时间:2019-07-30
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1、静电放电(ESD)最常用的三种模型及其防护设计ESD:ElectrostaticDischarge,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:HumanBody 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:MachineMod
2、el,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
3、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
4、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
5、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。
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