一、ESD的基本概述
【泰思特
靜電槍分享】靜電是由兩種不同物質(zhì)的互相摩擦，通過正負(fù)電荷積蓄在相互摩擦的兩個(gè)物體而形成高電壓。人造纖維和塑料是常見的摩擦起電材料，當(dāng)摩擦產(chǎn)生電壓后，就會(huì)出現(xiàn)ESD問題。對(duì)于電子元器件來說，靜電能量是不能忽視的，它可以擊穿半導(dǎo)體元件，從而破壞電子電路。
通常ESD通過兩種主要方式產(chǎn)生EMC問題：即傳導(dǎo)方式和輻射干擾方式。
（1）傳導(dǎo)方式。靜電放電電流直接流過電路中，因?yàn)镋SD產(chǎn)生很高的電壓，如果進(jìn)入到半導(dǎo)體，就可能產(chǎn)生誤操作，并且很容易破壞半導(dǎo)體器件，現(xiàn)代半導(dǎo)體元器件的內(nèi)部絕緣常常會(huì)在幾十伏電壓下?lián)舸┎⑶矣谰枚搪?，這是一個(gè)很嚴(yán)重的ESD問題，日常生活中這個(gè)問題是普遍存在的。
（2）輻射干擾。當(dāng)靜電放電時(shí)（可用
靜電放電測(cè)試儀模擬測(cè)試），產(chǎn)生的火花電壓會(huì)產(chǎn)生輻射磁場(chǎng)和電場(chǎng)。磁場(chǎng)能夠在附近電路的各個(gè)信號(hào)環(huán)路中感應(yīng)出噪聲電壓。由于在很短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生了較大的靜電電流，所以在信號(hào)環(huán)路中產(chǎn)生的噪聲電壓可能會(huì)超過邏輯元器件的閾值電平，引起元器件的誤觸發(fā)。
在電路中，因?yàn)槿梭w靜電產(chǎn)生的ESD問題是最常見的。干燥氣候環(huán)境下人體ESD的電壓很容易超過8kV、15kV甚至20kV，因此我們需要重視這樣的靜電電壓對(duì)PCB及元器件的影響，并采取相應(yīng)措施防止ESD問題。
通常我們可以采取絕緣、屏蔽、隔離、濾波等方式來保護(hù)產(chǎn)品。
二、靜電放電保護(hù)設(shè)計(jì)及措施
1、減少ESD影響的設(shè)計(jì)原則
有很多辦法減小ESD產(chǎn)生的EMI影響：完全阻止ESD的產(chǎn)生，阻止EMI耦合到電路或設(shè)備以及通過設(shè)計(jì)工藝增加設(shè)備固有的抗騷擾性。
在一個(gè)環(huán)境中控制ESD而完全阻止ESD的產(chǎn)生是有可能實(shí)現(xiàn)的。但是對(duì)于場(chǎng)中的設(shè)備，必須通過設(shè)計(jì)工藝來增強(qiáng)系統(tǒng)的抗騷擾性。常用的設(shè)計(jì)方法是在設(shè)備危險(xiǎn)點(diǎn)，例如輸入端和地之間設(shè)置保護(hù)電路，這些電路僅僅在ESD感應(yīng)電壓超過限值時(shí)發(fā)揮作用。它們提供低阻抗的切換通道，系統(tǒng)存儲(chǔ)的電荷可以由這些通道安全地流入地。保護(hù)電路可以包括多個(gè)電流分流單元。
2、減小ESD影響的附加保護(hù)措施
電路的設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮到不允許出現(xiàn)無(wú)限制的等待或截止?fàn)顟B(tài)。
1）設(shè)備中不用的輸入端不允許處于不連接或懸浮狀態(tài)。
2）濾波器阻止ESD耦合到設(shè)備。如果輸入為高阻抗，一個(gè)旁路電容濾波最有效，因?yàn)樗牡妥杩箤⒂行У呐月犯叩妮斎胱杩?，旁路電容越接近輸入端越好。如果輸入阻抗低，使用一只鐵氧體電感元件串入電路，可以提供較好的濾波，這些鐵氧體元件也應(yīng)盡可能接近輸入端。
3）在PCB設(shè)計(jì)在提高系統(tǒng)的ESD抗騷擾特性中起著重要的作用，PCB上的走線是ESD產(chǎn)生EMI的發(fā)射天線。為了把這些天線的耦合降低線要求盡可能短，包圍的面積盡可能小。同時(shí)，當(dāng)元器件沒有均勻的遍布一塊大板的整個(gè)區(qū)域時(shí)，共模耦合得到了增強(qiáng)，使用多層板或地線網(wǎng)格減小耦合，也能抑制共模輻射噪聲。
4）外殼設(shè)計(jì)是另一個(gè)阻止ESD輻射及傳導(dǎo)耦合的關(guān)鍵。
5）一個(gè)正確設(shè)計(jì)的電纜保護(hù)系統(tǒng)可能是提高系統(tǒng)非敏感性的關(guān)鍵。作為大多數(shù)系統(tǒng)中最大的天線，輸入輸出電纜特別易于被EMI感應(yīng)出大的電壓或電流。從另一方面，電纜提供低阻抗通道，如果屏蔽電纜同機(jī)殼地可靠的連接，可避免傳導(dǎo)耦合，為減少輻射EMI耦合到電纜，線長(zhǎng)和回路面積要減小，應(yīng)抑制共模耦合并且使用金屬網(wǎng)屏蔽。
6）除了硬件措施外，軟件EMI方案也是減少系統(tǒng)鎖定等嚴(yán)重失常的有效方法。
ESD產(chǎn)生的電磁場(chǎng)能量會(huì)導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行失常甚至損壞，電磁噪聲EMI通過傳導(dǎo)或輻射方式影響電子設(shè)備，耦合到一個(gè)設(shè)備中集成電路上的能量與峰值電場(chǎng)以及電場(chǎng)的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物成比例。
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