ESD防护设计与处理

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。

esd防护方案一、引言静电放电（ESD）是电子系统面临的主要威胁之一，它可以导致设备损坏、数据丢失，甚至系统失效。

因此，制定并实施有效的ESD防护方案对于保护电子系统的正常运行至关重要。

二、方案目标本方案的目的是通过采取一系列措施，降低或消除电子系统受到ESD威胁的风险，确保电子系统的正常运行和可靠性。

三、方案内容1. 人员培训：所有与电子系统接触的人员都应接受ESD防护培训，了解ESD产生的原因、危害及防护措施。

2. 接地措施：建立完善的接地系统，将电子设备、设施及其相关人员与ESD电流导走，避免静电积累。

3. 防静电工作区：设置防静电工作区，区域内所有设备、工具和人员都应采取防静电措施。

工作区内应铺设防静电地板，配备防静电工作台和防静电椅。

4. 防护用品：为工作人员提供防静电服、防静电鞋、防静电手套等防护用品，降低人体带电的风险。

5. 检测与监控：定期对电子系统进行ESD检测和监控，及时发现并解决潜在的ESD问题。

6. 环境控制：保持工作区域内的温度、湿度和清洁度在适宜的范围内，减少ESD产生的条件。

7. 维修与保养：对电子系统进行定期的维修与保养，确保设备性能良好，降低ESD对设备的影响。

8. 应急处理：制定ESD应急处理预案，一旦发生ESD事件，迅速启动预案，减小损失。

四、实施步骤1. 对全体员工进行ESD防护培训，提高员工的防护意识和技能。

2. 对电子系统的工作环境进行评估，确定是否需要采取防静电措施。

3. 建立完善的接地系统，确保电子设备和人员安全。

4. 配置防静电工作区，提供必要的防护用品。

5. 对电子系统进行定期的ESD检测和监控，及时发现并解决潜在问题。

6. 定期对电子系统进行维修与保养，确保设备性能良好。

7. 制定ESD应急处理预案，并进行演练，提高应对能力。

五、预期效果通过实施本方案，预期可以达到以下效果：1. 降低或消除ESD对电子系统的威胁，提高设备的可靠性和稳定性。

2. 减少因ESD导致的设备损坏、数据丢失等问题，降低维修成本和生产损失。

ESD防护与电路设计经验随着现代电子设备技术的不断发展，集成电路（IC）的功能越来越强大，体积也越来越小。

然而，这也使得IC在生产、运输、安装和使用过程中更加容易受到静电放电（ESD）的损害。

因此，ESD防护对于确保电路的可靠性和长期稳定性至关重要。

1.接地设计良好的接地设计是有效的ESD防护的关键。

地线应尽可能短，并且具备足够的导电能力以最大限度地降低静电能量。

使用专用的地线层和地线连接技术（例如用于PCB设计的平面接地或虚地技术）有助于提供良好的接地路径和屏蔽。

2.设计适当的电路布局电路布局应尽可能简洁、紧凑，并避免电子电路之间的物理干扰。

使用屏蔽罩或地线平面来隔离敏感电路部分可以降低ESD的影响。

还应将敏感电路放置在主要ESD源附近，以便更早地抑制ESD。

3.静电保护设备静电放电发生时，使用可靠的静电保护设备来吸收和分散ESD能量非常重要。

常见的静电保护设备包括TVS（Transient Voltage Suppressor）二极管和ESD二极管。

这些器件能够将ESD能量引导到接地线上，从而保护IC免受损害。

4.ESD标准5.电路电源设计电源电路应根据所需的电流和电压范围来设计，以确保正常工作，同时具备足够的能力来处理ESD事件。

电源线路应专门设计以抑制和吸收电源线上的ESD能量，并加入适当的滤波器和保护元件。

6.人员培训和防护工作人员应了解ESD的危害和防护方法，遵循正确的ESD操作规程。

通过静电寿命测试和高低电压气体放电设备来对人员防护进行验证。

总结起来，ESD防护是电路设计中至关重要的一环。

通过优化接地设计，合理布局电路，使用适当的静电保护设备，遵循相关的国际标准，设计合适的电路电源和进行有效的人员培训和防护，可以极大地提高电路的可靠性和稳定性。

为了确保电子设备的质量和性能，设计人员应在设计过程中充分考虑ESD防护措施的重要性，并根据具体的应用需求选择和实施相应的防护措施。

ESD ：ESD 的相关种，下面介 1.HBM 该模型等效电路如2.MM 机器模型与人体模于机器模型于人体模型静Electrostat 关知识。

为介绍最常用M ：Human 型表征人体如下图。

图M ：Machine 模型的等效模型的差异型放电时没型。

电放电(tic Discharg 为了定量表征用的三种。

Body Mode 体带电接触器图中同时给出ES e Model ，机效电路与人体异较大，实际没有电阻，且ES ESD)最常ge ，即是静征ESD 特性el ，人体模器件放电，出了器件 H SD 人体模型机器模型：体模型相似际上机器的且储电电容SD机器模型常用的三静电放电，每性，一般将模型：Rb 为等效HBM 模型型等效电路似，但等效的储电电容变容大于人体模型等效电路三种模型每个从事硬ESD 转化成效人体电阻的ESD 等级路图及其ESD 电容(Cb)是变化较大，模式，同等路图及其ESD 及其防护硬件设计和生成模型表达方1.5k Ω，Cb 级。

D 等级200pF ，等但为了描述等电压对器件D 等级护设计生产的工程方式，ESD b 为等效人等效电阻为(述的统一，件的损害，程师都必须掌的模型有很人体电容100(Rb) 0，机器取 200pF 机器模式远掌握很多0pF 。

器模。

由远大3.CDM 半导体运输及存贮擦，就会使的器件通过器件的一般给出的 通过器较大，某些会比较低。

ESD 防ESD 防板防护设计还不能满足的ESD 直接 一般整计是在器件的。

ESD 是压限制、电M ：Charged 体器件主要贮过程中，使管壳带电过管脚与地的ESD 等级的是HBM 器件的ESD 些管脚的E 。

防护是一项防护设计可计可以提高足要求时，接加载到器整机、单板件不能满足是电荷放电电流限制、d Device Mo 要采用三种封由于管壳与电。

器件本身地接触时，发ESD 级一般按以上和MM 。

D 数据可以了SD 电压会特项系统工程，可分为单板防高单板ESD 水需要进行应器件，所以加板、接口的接足ESD 环境要电，具有电压高通滤波、odel ，充电封装型式(金与其它绝缘身作为电容发生对地放充电器件模上三种模型了解器件的特别低，一需要各个ESD 防护设计、水平，降低应用环境设加工环境的接触放电应要求的情况压高，持续、带通滤波电器件模型：金属、陶瓷缘材料(如包容器的一个极放电引起器件模型等效电型测试，大部的ESD 特性一般来说，高个环节实施全D 防护设计系统防护设低系统设计难设计防护设计的ESD 防护应达到±2000况下，通过衰续时间短的特波等方式实现：瓷、塑料)。

ESD结构防护设计的主要目标是确保电子系统的功能可靠性，避免ESD（静电放电）对系统产生干扰或损坏。

以下是一些常见的ESD防护设计方法：
1. 隔离和接地：将ESD敏感器件隔离并接地可以有效地防止ESD 对系统的影响。

这可以通过在电路板上的敏感区域设置ESD防护器件，如TVS二极管、齐纳二极管等来实现。

2. 滤波器：在电源和信号线路上设置滤波器可以有效地减少ESD 产生的噪声干扰。

这可以通过使用LC滤波器、RC滤波器或者铁氧体磁珠等来实现。

3. 屏蔽：使用金属屏蔽材料将ESD敏感器件或电路板包裹起来，可以有效地防止ESD电磁场对系统的影响。

这可以通过在PCB上设置金属罩或者使用金属盒等方式来实现。

4. 限流：在ESD防护器件上设置限流电阻可以有效地限制ESD 电流的幅度，从而保护敏感器件或电路。

这可以通过在TVS二极管或齐纳二极管上串联限流电阻来实现。

5. 保护电路：在电路中添加保护电路可以防止ESD对电路的影响。

这可以通过在电路中添加电压钳位器件、过压保护器件等来实现。

6. 人体放电：在人体放电模型（HBM）下，通过设置放电电阻、电容等元件，可以有效地将人体静电放电引入到地线中，从而避免对系统的影响。

以上是一些常见的ESD防护设计方法，但具体的防护方案需要根据具体的系统和应用场景来确定。

ESD静电防范常见问题及解决方案ESD静电防范常见问题及解决方案静电是人们非常熟悉的一种自然现象。

静电的许多功能已经应用到军工或民用产品中，如静电除尘、静电喷涂、静电分离、静电复印等。

然而，静电放电ESD(Electro-Static Discharge)却又成为电子产品和设备的一种危害，造成电子产品和设备的功能紊乱甚至部件损坏。

现代半导体器件的规模越来越大，工作电压越来越低，导致了半导体器件对外界电磁骚扰敏感程度也大大提高。

ESD对于电路引起的干扰、对元器件、CMOS 电路及接口电路造成的破坏等问题越来越引起人们的重视。

电子设备的ESD也开始作为电磁兼容性测试的一项重要内容写入国家标准和国际标准。

1.静电成因及其危害静电是两种介电系数不同的物质磨擦时，正负极性的电荷分别积累在两个特体上而形成。

当两个物体接触时，其中一个趋从于另一个吸引电子，因而二者会形成不同的充电电位。

就人体而言，衣服与皮肤之间的磨擦发生的静电是人体带电的主要因之一。

静电源与其它物体接触时，依据电荷中和的机理存在着电荷流动，传送足够的电量以抵消电压。

在高速电量的传送过程中，将产生潜在的破坏电压、电流以及电磁场，严重时将其中物体击毁，这就是静电放电。

国家标准中定义：静电放电是具有不同静电电位的特体互相靠近或直接接触引起的电荷转移(GB/T4365-1995)，一般用ESD表示。

ESD会导致电子设备严重损坏或操作失常。

静电对器件造成的损坏有显性和隐性两种。

隐性损坏在当时看不出来，但器件变得更脆弱，在过压、高温等条件下极易损坏。

ESD两种主要的破坏机制是：由ESD电流产生热量导致设备的热失效;由ESD感应出过高电压导致绝缘击穿。

两种破坏可能在一个设备中同时发生，例如，绝缘击穿可能激发大的电流，这又进一步导致热失效。

除容易造成电路损害外，静电放电也极易对电子电路造成干扰。

静电放电对电子电路的干扰有二种方式。

一种是传导干扰，另一种是辐射干扰。

静电防护（ESD）设计ESD(Electrostatic Discharge)是静电放电的简称。

非导电体由于摩擦，加热或与其它带静电体接触而产生静电荷，当静电荷累积到一定的电场梯度时（Gradient of Field）时，便会发生弧光(Arc), 或产生吸力（Mechanical Attraction）. 此种因非导电体静电累积而以电弧释放出能量的现象就称为ESD。

8-1影响物体带静电的因素材料因素电导体---电荷易中和，故不致于累积静电荷。

非电导体---电阻大，电荷不宜中和（Recombination）,故造成电荷累积.两接触材料（非导电体）之间的相对电介常数（Dielectric Constant）越大，越容易带静电。

Triboelectric Table当材料的表面电阻大于109 ohms/square时，较容易带静电.0 ohms/square~106 ohms/square 导体106 ohms/square~109 ohms/square 非静电材质109 ohms/square~ ∞易引起静电材质防静电材料之表面电阻值导电PE FOAM 104~106 ohms/square抗静电袋108~1012 ohms/square抗静电材质10~108 ohms-cm∙空气中的相对湿度越低，物体越容易带静电ESD的参数特性∙电容ESD的基本关系式：V=Q/CQ为物体所带的静电量，当Q固定时，带静电物体的电容越低，所释放的ESD电压越高。

通常女人的电容比男人高，一般人体的电容介于80pfd~500pfd之间.∙电压ESD所释放的电压，时造成IC组件故障的主要原因之一。

人体通常因摩擦所造成的静电放电电压介于10~15kV, 所能产生的ESD电压最高不超过35~40kV的上限。

人体所能感应的ESD电压下限为3~4kV∙能量W=1/2 *CV2典型的ESD能量约在17 milijoules, 即当C=150 pfd, V=15kV时W=1/2 * 150 *1012 * (15 * 103)2 =17 * 103 joules (焦耳)∙极性物体所带的静电有正负之分，当某极性促使该组件趋向Reverse Bias时，则该组件较易被破坏.5. RISE TIME ( tr )RISE TIME---ESD起始脉冲(PULSE)10%到90%ESD电流的尖峰值所须的时间.Duration--- ESD起始脉冲50%到落下脉冲50%之间所经过的的时间使用尖锐的工具放电，产生的ESD Rise time最短，而电流最大.ESD产生可分为五个阶段进行:1. 先期电晕放电（Corona Discharge）, 产生RF辐射波.2. 先期电场放电（Pre-discahrge E-Field）3. 电场放电崩溃（Collapse）4. 磁场放电(Discharge H-Field)5. 电流释出，并产生瞬时电压（Transient Voltage）8-2 电子装备之ESD问题1. 直接放电到电子组件由电压导致的破坏o以MOS（Metal Oxide Semiconductar）DEVICE为主o当ESD电压超过氧化层（如SiO2）的Breakdown Voltage时，即造成组件破坏.o由电场引起由电流导致的破坏o以BIPOLAR ( Schottky , TTL) DEVICE 为主o当ESD电流达到2~5A时，因焦耳效应产生的高热（I2t）, 将IC JUNCTION烧坏.o由磁场引起1. 直接放电到电子设备外壳当带静电的人体接触电子装备的金属外壳时，若该装备有接地，则ESD电流会直接流至地线，否则有可能流经电子组件再流至GROUND, 造成组件的破坏。

esd静电防护解决方案
《ESD静电防护解决方案》
电静电（ESD）是一种普遍存在的问题，特别是在制造业和电子行业中。

ESD事件可能会导致设备损坏、生产中断甚至火灾等问题，因此静电防护解决方案至关重要。

首先，对于工作环境中可能出现ESD问题的地方，应该进行静电风险评估。

针对不同的场合和设备，需要采取不同的ESD防护措施。

一般而言，ESD防护解决方案包括以下几个方面：
1. 接地系统：确保所有设备和操作台都连接到有效的接地系统上，以便将静电荷释放到大地。

2. 防静电工作服：在一些特殊的生产环境中，员工需要穿戴防静电工作服，以减少人体带电和静电放电。

3. 防静电地板和地毯：使用带有导电涂层的地板和地毯，可以有效地将静电释放到大地上，避免电子设备受到损坏。

4. 静电消除设备：在生产线上，还可以设置静电消除装置，以减少产品受到静电影响的可能性。

5. 培训和教育：员工需要接受静电防护的培训和教育，了解静电对设备和产品的影响，以及如何正确地采取防护措施。

通过以上的静电防护解决方案，可以很大程度上减少ESD事件的发生，保护设备和产品免受静电的影响。

同时，这也关乎企业生产效率和产品质量，因此在工业生产中，ESD静电防护解决方案是非常重要的一环。

5种ESD防护方法
静电放电（ESD）是一种普遍存在的现象，可能对许多行业和设备造成损害。

为了避免这种损害，人们采取了各种ESD防护方法。

以下是五种常见的ESD防护方法：
1.使用接地装置：接地是ESD防护的基础。

通过将设备和元件正确接地，可以将电荷引导到地球。

这样可以防止静电积累，并防止ESD发生。

接地系统应包括接地电极、接地导线和接地系统测试设备。

2.使用防静电材料：防静电材料是一种能够阻止电荷产生和存储的材料。

在工作环境中使用防静电地板、桌面和椅子等设备，可以减少ESD。

这些材料通常带有导电层或抗静电层，可以将电荷引导到地球。

3.防静电工作服和鞋：工作人员穿着防静电服和鞋可以减少ESD的风险。

这些服装和鞋子使用特殊的材料和设计，能够防止静电积累和放电。

同时，防静电服和鞋还能够保护工作人员免受静电产生的危险。

4.使用静电消除器：静电消除器是一种能够安全地释放静电的设备。

它通常使用高电压，将电荷从物体上移走，减少电荷的积累和放电。

静电消除器通常用于处理静电敏感的设备和元件，如半导体和电子器件。

5.培训和教育：对工作人员进行ESD防护培训和教育是至关重要的。

工作人员应该了解ESD的原理、危害和预防措施。

他们还应该学习如何正确地处理静电敏感设备和材料，以减少ESD的风险。

总结起来，ESD防护方法包括接地装置、防静电材料、防静电工作服和鞋、静电消除器以及培训和教育。

通过综合使用这些方法，可以有效地预防ESD的发生，减少对设备和元件的损害。