浅谈静电放电最常用的三种模型

关键字 :静电放电ESD
ESD(Electro-Static discharge)的意思是“静电释放”.ESD是20世纪中期以来形成的以研究静电的产生、危害及静电防护等的学科,因此,国际上习惯将用于静电防护的器材统称为ESD,中文名称为静电阻抗器。带静电的物体与元器件有电接触时,静电会转移到元器件上或通过元器件放电;或者元器件本身带电,通过其它物体放电。这两种过程都可能损伤元器件,损伤的程度与静电放电的模式有关。实际过程中静电的来源有很多,放电的形式也有多种。但通过对静电的主要来源以及实际发生的静电放电过程的研究认为,对元器件造成损伤的主要是三种模式,即带电人体的静电放电模式、带电机器的放电模式和充电器件的放电模式。

 1.HBM:Human Body Model,人体模型:

    由于人体会与各种物体间发生接触和磨擦,又与元器件接触,所以人体易带静电,也容易对元器件造成静电损伤。普遍认为大部分元器件静电损伤是由人体静电造成的。 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。

        2.MM:Machine Model,机器模型:

    机器因为摩擦或感应也会带电。带电机器通过电子元器件放电也会造成损伤。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。

       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:

      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。

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