如何理解ESD防护要点

jksemi

一、ESD是如何产生的

不同的物质，对外层电子的控制能力不同。当两种物体相互摩擦，对电子控制能力强的物体就会从对电子控制能力弱的物体上吸附更多的电子，从而使这两个物体都带上电荷，吸附到电子的带上了负电荷，失去电子的带上了正电荷。当带电物体和另一个物体接近或者直接接触时，若这两个物体的电荷不平衡，电荷会从一个物体转移到另一个物体上，从而实现电荷的再平衡。

电荷转移有两种方式：

1. 直接接触式，电荷通过接触点从一个物体转移到另一个物体；
2. 当两带电体足够接近时，空气被电离击穿，电荷通过电离的通道从一个物体，转移 到另一个物体上。

二、ESD的特点
当两个不平衡的带电体相互接近时，电荷迅速向接近点转移，当足够接近（或者）时，这时电场会很大，所以电压也很高，由于电荷转移通道阻抗很小，电荷转移几乎在一瞬间成，所以电流会很大。

ESD参数值：

ESD电压：接触电压4KV以上，  非接触电压8KV以上
ESD电流：峰值30A以上
电流上升时间： 200ps到10ns。
由于ESD电流上升时间快，经傅里叶变换分析，ESD电流包含300M以上的频率频谱。

三、ESD是如何影响系统的
ESD影响系统包含三个方面：
1. 直接损坏器件，如损坏PN结，破坏MOS电路栅极，热击穿。
2. 轻微损伤，导致性能变坏，长时间会导致功能丧失。
3. 造成功能错误，当ESD消失后，功能又会自动恢复。

根据ESD信号的特点和ESD形成过程，ESD损坏设备包括三种方式:

1. ESD电流，由于ESD电流很大，进入IO口很容易造成PN结等的操作，进入地容易引起地弹，引起功能错误。
2. ESD电流产生的RF辐射，通过间接的方式耦合到其它电路中。
3. 放电前，两物体间的电场。电场一般不会对电路产生太大的影响，最容易影响到的是敏感的高阻电路。

四、如何防护ESD

产生干扰有三个要素： 干扰体，干扰路径， 受扰体。

要做好ESD防护，就需要从这三个方面着手：

干扰体：对于接触受保护器件的所有人或者物，必须先要除去静电，才能接触被保护器件，这就从根本上解决了问题。

干扰路径：受保护器件实现如外界的隔开，使静电无法接触到被保护物体，如放在一个塑胶盒中；受保护的物体容易接触到静电的地方和敏感部分实现电气隔离，如光耦隔离，磁隔离 。

受扰体：增加受扰体本身抗ESD干扰能力。

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