人体静电及其模型研究

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1、ZhongyuanUniversityofTechnology毕业设计（论文）译文题目名称:人体静电放电调查院系名称：理学院应用物理班级：物理081学号：200800124123学生姓名：张泽亮指导教师：王庭太2012年2月人体静电放电调查M.A.Kelly,G..E.ServaisandT.V.PfaffenbachDelcoElectronics,Kokomo,Indiana文摘电子行业已经意识到作为一个潜在破坏作用的静电放电（简称：ESD）,特别是对半导体元件，已经有一些时间了。在那段时间里，已经有一个正在努力发展着的有影响的人体ESD

2、脉冲和设备，它能够应用在不同的，反复的脉冲半导体器件的电压水平屮。口的是要确定-•部分能够抵抗-•定的电压水平，并＞1使用这些信息作为部分鲁棒性的指标。口前，现有的设备频繁使用ESD脉冲描述MIL—STD的规格，例如883C作为人体脉冲；但这是正确的脉冲吗？最近的技术论文提出关于ESD波形的问题以及捕获到这种波形的方法。在防静电波形上，规格如IEC801-2也助长了显而易见的混乱。总之，这些信息的来源是催化剂，刺激了这项调查。今天的电子工业应用空间，在系统和组件装置方面，呈现出的设备是一个增加的数量：半导体封装和特征尺寸更小了，功率要求和操作

3、温度更高了，可靠性要求有明显提高。用于消除生活设备失败的设计在满足这些可靠要求上是一个关键因素。对于早期半导体的使用的失败以和失败的整个过程，ESD活动被认为有重大的促进作用。尽管现在集成电路设计包括防ESD保护电路，但是如果部分是为了满足设备应用的有效性，该有效性必须确定在某种意义上来说，这种意义也确保了其有效性的“真实世界”。对这种现象在三个模型上有一致的认同，其包括人体模型（简称：HBM）、机器模型（简称：MM）和被控装置模式（简称：CDM）o木文屮，我们集屮探讨在人体模型和我们关心有关这些模型的定义。人体能释放电能并且通过正常处理或者

4、集合作用像半导体组装器件一样传输电荷。在集成电路上，为了评估线路保护的有效性，正在做人体静电静电放电实验。HBM脉冲的口的是模拟人体典型ESD的部分条件，并将在正常使用屮做实验。也被用来确定豁免系统的易感水平或人体模型静电释放事件的一部分。现有的一些不同的HBMESD电路和脉冲波形，包括军用标准MIL—STD883C⑴（参见图1）、国际电工委员会（IEC）801—2[2]（参见图2）,和其他标准。处理人体静电释放事件的当前实验详细说明书/标准来定义现实防静电最低限度或豁免水平，对于一个系统或者系统的一部分在现实世界吗？虽然人体静电释放波形已经

5、成为研究主题许多年了OIpfIpeak二1.33Amps图1：Mil-Std883人体波形(2kV)图2：IEC801-2人体波形(2kV)为了调查人体ESD,有人在实验室屮做过实际人体放电的研究。这次调查的口的是集屮对HBMESD的基木理解和增强关于实际人体ESD脉冲的思考和ESD豁免或者易感水平可能结果思考。现在防静电方法的局限性在现实，现实措施和作为定义在有些工业说明书/标准的普遍实践中存在有岀入。我们觉得一•条普遍公认的标准來定义实际人体波形在目前并不合理是曲于很多种因索，其包括：1.非均匀条件涉及ESD的环境。2.不可预知情况下的防

6、静电活动。3.在测试设备的不断改进中研究ESD事件。4.采用新供应商电阻标准，表明口前一些常用的电路保护不够好。5.缺乏标准化程序，用来捕捉ESD事件。一些程序使用的测量方法不能捕获高频内容和快速的上升吋段的波形。ESD实验前调查导致了两个相互矛盾的原理。一种原理表明，测试的过程必须看起来像人类防止静电释放的火花……包括所有ESD现象屮观察到的自然变化⑶。第二个测试原理是选择一个有代表的波形，该波形的范围可能来口ESD事件并口产生来ESD测试的一个仪器⑶后者的ESD测试使用测试系统用于产生连续和重复ESD波形。ESD测试系统的困难，已经无法传

7、送相对较快的和储存在人体表面电荷相关的上升时段的波形。许多测试系统混合集总时间常数电路而且还受到电感、电阻、电容等各种零部件干扰。这些干扰因素能极大地影响响应测试系统，因此导致ESD事件的上升时段的无效。这种上升时段波形测量也受到测量设备性能的限制，该设备是用于捕获ESD事件波形。当MIL-STD883C测试程序发行于1989年时，上升时段波形表明少于10ns可能是正确的设备类型，可用于波形验证。目前可使用的测量设备能够用上升时段波形在儿百皮秒内检测和提取ESD波形。静电充电当两个物体彼此接触到对方，他们Z间的摩擦作用可以产生电能，就预示出现

8、了ESD事件。在一个物体或人上突然释放的电荷产生就会产生极高的电压、电流和电磁场，可能导致设备故障和参数的改变，甚至破坏硅交叉点处。据报道，在一个ESD事件中，人通