静电放电模型

静电放电（ESD）最常用的三种模型及其防护设计ESD：Electrostatic Discharge，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：Human Body?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：Machine Model，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电压会比较低。

静电放电(ESD)最常用的三种模型及其防护设计
ESD：Electrostatic Discharge，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：Human Body 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
ESD 人体模型等效电路2.MM：Machine Model，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：。

emc静电测试标准EMC（电磁兼容性）静电测试标准是评估电子产品或系统在静电放电（ESD）环境中的性能和可靠性的重要标准。

静电放电是指两个不同电位的物体相互接触或摩擦时，瞬间产生大量电荷的现象。

这些电荷可能会对电子设备产生干扰或损坏，因此进行静电测试是确保设备在真实环境中的稳定性和可靠性必不可少的环节。

一、静电放电模型在EMC静电测试中，通常采用人体模型（HBM）、机器模型（MM）和地模型（GM）三种静电放电模型来模拟不同情况下的静电放电。

1.人体模型（HBM）：模拟人类带电体与电子设备之间的放电。

在测试中，使用人体模型来模拟操作员、维修人员或其他与设备交互的人可能引起的静电放电。

2.机器模型（MM）：模拟机器或设备之间的放电。

例如，两个不同电位的电路板或电子部件之间的摩擦会产生静电放电。

机器模型用于评估设备在生产线或机器之间的静电放电风险。

3.地模型（GM）：模拟设备内部不同电路或组件之间的放电。

地模型主要用于评估设备内部不同部分之间的静电放电风险。

二、静电放电测试标准1.国际电工委员会（IEC）：IEC 61000-4-2是最常用的静电放电测试标准之一。

该标准规定了电子产品或系统在进行电磁兼容性测试时应遵循的静电放电抗扰度要求。

它包括三个等级的测试：Level 1、Level 2和Level 3，分别对应不同的电荷量等级。

2.美国联邦航空管理局（FAA）：FAA对航空设备的电磁兼容性有特殊要求，其中涉及静电放电测试。

FAA要求设备必须能够承受特定的静电放电等级，以确保其在飞机和其他航空器上的正常运行。

3.其他国家和地区标准：除了IEC和FAA，许多国家和地区都有自己的静电放电测试标准和要求。

例如，中国、欧洲电信标准协会（ETSI）和日本电信标准协会（JTS）等都制定了相应的静电放电测试标准。

三、静电放电测试方法在进行静电放电测试时，通常采用以下步骤：1.确定测试设备和条件：选择适当的测试设备，如静电发生器、示波器、电压表等，并设定适当的测试条件，如测试环境湿度、温度、气压等。

静电放电的基本模型静电放电是指发生在两个物体之间的电流放电现象，是一种非常普遍的现象。

在许多日常生活中，比如在干燥的天气中摇动电毯，会发出明亮的闪光;在穿着塑料鞋的人走动一段距离后，再触摸金属物品时，会出现明显的火花现象。

这些现象正是产生了静电放电现象。

静电放电是由于两个物体之间电荷不对称引起的，本文将介绍静电放电的基本模型。

静电放电的基本模型被称为带电物体对相邻物体的影响，这种模型可以协助我们了解为什么一些物体易于积累电荷，并在另一些物体上产生静电现象。

在这种现象中，带电物体和另一个物体（有时称为地面）之间会形成电荷的累积。

当电荷积累到一定程度时，就会产生电弧放电并生成火花。

静电放电是一种由相对比较高电压的放电引起的，两个物体之间的距离和电荷大小对产生静电放电是有影响的。

小的静电放电可以看作是一个电子从一个物体上离开，并在另一个物体上产生一个电子(openai)。

而大量的静电放电则是由于大量的电子跃入和跃出。

这些静电电子通常形成一个电流环，并在带电物体和地面之间形成电弧放电。

静电放电的基本模型是带电物体和相邻物体之间相互作用的结果。

当一个物体携带电荷时，它会带有电场。

离带电物体很近的物体会感受到电场并充分受到其影响。

如果物体的大小和形状是合适的，那么电场会从物体的一个部分向另一个部分移动，并在两个部分之间产生电压梯度。

当电压梯度增加到某个阈值时，就会发生弧形放电，这时由于大量的电子被激发，并形成一个电流环，从而在两个物体之间形成电弧放电。

这种电弧放电产生了大量的热量和光能，并在物体上产生了明亮的火花。

总之，静电放电的基本模型是由带电物体与相邻物体之间的相互作用产生的，它可以用于解释不同形状，大小和材料的物体产生不同的电荷，并在相邻物体上产生静电现象的原因。

当电荷足够大时，静电放电就会发生并产生大量的热量和光能。

了解静电放电的基本原理，将有助于我们更好地预防和管理这种现象。

静电放电和静电放电模型♦静电放电的特点♦静电放电的类型♦静电放电模型♦静电放电模拟器♦静电放电产生的辐射场静电放电的特点♦静电放电（ESD）是指带电体周围的场强超过周围介质的绝缘击穿场强时，因介质电离而使带电体上的静电荷部分或全部消失的现象。

♦静电放电是高电位，强电场，瞬时大电流的过程。

♦静电放电会产生强烈的电磁辐射形成电磁脉冲（EMP）。

静电放电类型♦电晕放电♦火花放电♦刷形放电♦沿面放电静电放电的类型♦电晕放电（corona discharge)电晕放电以电晕为特点的一种放电，当某气体中的两个电极中有一个的形状导致其表面的电场明显大于两个电极之间电场的时候所发生放电现象。

电晕放电危害♦射频干扰飞机、航天器的通讯或导弹在飞行过程中，机壳或弹体上会因摩擦而产生静电，当静电电位足够高时可引发电晕放电，形成的电磁干扰会对飞机、航天器或导弹的制导系统产生干扰，造成通讯中断或制导失灵，引发事故。

♦浪费电能高压输电线上的电晕放电会造成电力浪费。

电晕放电的利用♦静电除尘♦脱硫脱硝♦静电喷涂静电火花放电（spark discharge ）♦当静电电位比较高的带电导体或人体靠近其它导体、人体或接地导体时，便会引发静电火花放电。

♦静电火花放电是一个瞬变的过程，放电时两放电体之间的空气被击穿，形成“快如闪电”的火花通道，与此同时还伴随着噼啪的爆裂声，爆裂声是由火花通道内空气温度的急骤上升形成的气压冲击波造成的。

♦在发生静电火花放电时，静电能量瞬时集中释放，其引燃、引爆能力较强。

另外静电火花放电产生的放电电流及电磁脉冲具有较大的破坏力，它可对一些敏感的电子器件和设备造成危害。

刷形放电（brush discharge）♦刷形放电电往往发生在导体与带电绝缘体之间，带电绝缘体可以是固体、气体或低电导率的液体。

♦产生刷形放电时形成的放电通道在导体一端集中在某一点上，而在绝缘体一端有较多分叉，分布在一定空间范围内。

根据其放电通道的形状，这种放电被称为刷形放电。

静电放电（ESD）1. 静电放电模型为了定量地研究静电放电问题，必须建立ＥＳＤ模型。

人体静电是引起静电危害如火炸药和电火工品发生意外爆炸或静电损坏的最主要和最经常的因素，因此国内外对防静电放电控制要求都是以防人体静电为主，并建立了人体模型（Human Body Model - HBM），HMB是ESD模型中建立最早和最主要的模型之一。

除人体模型外，还有很多其它静电放电模型。

人体模型(HBM)家具ESD模型机器模型(MM)人体金属ＥＳＤ模型带电器件CDM模型其它静电放电模型2. 静电放电模拟器(ESD Simulator)或静电放电发生器(ESD Generator)静电放电发生器的基本要求静电放电发生器的选用静电放电发生器的研制过程EST802静电放电发生器我人体模型(HBM)人体静电是引起火炸药和电火工品发生意外爆炸的最主要和最经常的因素，因此国内外对电火工品的防静电危害要求都是以防人体静电为主，并建立了人体模型（Human Body Model - HBM），HMB是ESD模型中建立最早和最主要的模型之一。

人体能贮存一定的电荷，所以人体明显地存在电容。

人体也有电阻，这电阻依赖于人体肌肉的弹性、水份、接触电阻等因素。

大部分研究人员认为电容器串一电阻是较为合理的电气模型,见图3－1。

过去有许多研究试图确定典型人体的这些参数的适当取值。

通常把电容器串联一电阻作为人体模型。

早在1962年，美国国家矿务局[ ]测得22人次人体电容范围为95～398PF，平均电容值为240，100次试验测得手与手之间的平均电阻为4000Ω。

这些数据为建立了人体模型起了一个好的开端，做过一些修改之后，用在电子工业中建立早期的模拟电路。

Kirk等[ ]人测得人体电容值的范围为132－190PF。

人体电阻值为87－190Ω。

为了求得一致，美国海军[ ]1980年提出了一个电容值为100PF，电阻为1.5ｋΩ的所谓“标准人体模型”。