esd cdm 等效电路

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。

设备的ESD防护设计规范Reference to:1、IEC61000-4-2i目录1、目的 (1)2、范围 (1)3、术语和定义 (1)4、规范内容 (1)4.1 静电基础知识 (1)4.1.1静电的来源 (1)4.1.2 静电的特点 (1)4.1.3 静电放电的危害 (1)4.1.4 静电放电模型 (2)4.1.4.1 人体放电模型(Human-Body Model, HBM) (2)4.1.4.2 机器放电模型 (Machine Model, MM) (2)4.1.4.3 组件充电模型(Charged-Device Model, CDM) (4)4.2 设备的ESD防护设计要求 (5)4.2.1 整机结构设计 (5)4.2.2机箱设计 (7)4.2.3设备接地 (9)4.2.4电源线及I/O线 (10)5、相关记录 Records (11)6、附录Appendix (11)ii1、目的本规范的建立是为了给设备的设计和制造人员在设备的ESD防护设计方面提供相应的指导及必须遵循的规约。

2、范围适用于所有设备的设计和制造人员。

3、术语和定义静电：就是物体上多余的电荷积累，由相互摩擦或导体在静电场中感应产生。

ESD：即静电放电（Electro-Static Discharge），指带有不同静电电势的物体或表面之间的静电电荷转移，通过直接接触或电场击穿放电。

4、规范内容4.1静电基础知识4.1.1静电的来源a)摩擦剥离起电；b)绝缘体上堆积点电荷；c)静电场中导体感应起电；4.1.2静电的特点a)高电位：可达数万伏，操作时常达数百至数千伏（人通常对3KV以下静电无感知）；b)瞬间大电流：产生瞬时脉冲电流的强度可达到几十安培；c)强电磁辐射：大电流脉冲，并产生强烈的电磁辐射，形成静电放电电磁脉冲，它的电磁能量往往会引起电子系统中敏感部件的损坏、翻转；d)作用时间短：微秒级或毫微秒级；e)受环境影响大：特别是湿度，湿度上升则静电积累减少，静电压下降；4.1.3静电放电的危害a)造成元器件失效，器件失效又分为突发性完全失效和潜在性缓慢失效；b)引起信息出错，逻辑电路翻转，导致设备故障；c)易吸附尘埃微粒,污染PCB板和半导体芯片；124.1.4 静电放电模型静电放电是一个复杂多变的过程。

CMOS电路中ESD保护结构的设计上海交通大学微电子工程系王大睿1 引言静电放电(ESD，Electrostatic Discharge)给电子器件环境会带来破坏性的后果。

它是造成集成电路失效的主要原因之一。

随着集成电路工艺不断发展，互补金属氧化物半导体(CMOS，ComplementaryMetal-Oxide Semiconductor)的特征尺寸不断缩小，金属氧化物半导体(MOS，Metal-Oxide Semiconductor)的栅氧厚度越来越薄，MOS管能承受的电流和电压也越来越小，因此要进一步优化电路的抗ESD性能，需要从全芯片ESD保护结构的设计来进行考虑。

2 ESD的测试方法ESD模型常见的有三种，人体模型(HBM，Hu-man Body Model)、充电器件模型(CDM，Charge DeviceModel)和机器模型(MM，Machine Mode)，其中以人体模型最为通行。

一般的商用芯片，要求能够通过2kV静电电压的HBM检测。

对于HBM放电，其电流可在几百纳秒内达到几安培，足以损坏芯片内部的电路。

，所以对I／O引脚会进行以下六种测试：1) PS模式：VSS接地，引脚施加正的ESD电压，对VSS放电，其余引脚悬空；2) NS模式：VSS接地，引脚施加负的ESD电压，对VSS放电，其余引脚悬空；3) PD模式：VDD接地，引脚施加正的ESD电压，对VDD放电，其余引脚悬空；4) ND模式：VDD接地，引脚施加负的ESD电压，对VDD放电，其余引脚悬空；5) 引脚对引脚正向模式：引脚施加正的ESD电压，其余所有I／O引脚一起接地，VDD和VSS引脚悬空；6) 引脚对引脚反向模式：引脚施加负的：ESD电压，其余所有I／O引脚一起接地，VDD和VSS引脚悬空。

VDD引脚只需进行(1)(2)项测试3 ESD保护原理ESD保护电路的设计目的就是要避免上作电路成为ESD的放电通路而遭到损害，保证在任意两芯片引脚之间发生的ESD，都有适合的低阻旁路将ESD电流引入电源线。

三种ESD模型及其防护设计作者：来源：时间：2008-02-29 08:02浏览量：2173ESD：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模式有哪三种
为了定量表征ESD的特性，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模式。

1.HBM：Human Body Model，人体模式
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，机器模式
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，充电器件模式
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。

AT & T静电释放控制手册ELECTROSTATIC DISCHARGE C O N T R O L H A N D B O O KCOPYRIGHT 1989 AT&TCOPYRIGHT July, 1999 DBTELTranslated By: 庞日洲索引页次ESD的基本概念4定义4 ESD产生原因 4 摩擦生电 4 静电电势 4 电位5ESD失效模型6引言6 HBM(人体模型)6 CDM(带电器件模型) 8 FIM(电场感应模型)9 MM(机器模型)10ESD破坏的来源11环境条件12器件敏感性12静电冲击12ESD影响13 ESD控制技术14引言14设计保护14ESD控制基本原则静电保护15静电导体和非导体15表面电阻系数15器件测试16敏感区域分类17个人意识19ESD合格审查19个人资格19设备资格19个人接地20产品运输21推车21防静电包装22防静电袋,管子和搬运盒22扩散性桌垫22扩散性桌面22扩性地板／地板涂层23可导性金手指分流器特殊手段23其余控制23ESD问题解决指南24ESD故障解决的相关问题27器件失效分析27失效原因证实28ESD的基本概念定义:ESD是在两个物体之间电荷的突然传递。

举一个熟悉的例子，譬如当你离开汽车座位去触摸车门把手所感到的”吱吱”声。

当离开时身体开始带上电荷，这时身体遭遇到一个未带电或者带上相反电荷的物体时，电荷会突然发生转移(在本例中为车门把手)。

在干燥季节的条件下会使该问题变得很严重，因为周围干燥的空气会抑制电荷的释放，从而潜在更大的静电后果。

通常时静电电何不为人所感觉，但其依然能够破坏敏感电子器件。

ESD产生原因当两个不同差异材料相互接触或者摩擦然后分开，于是会产生静电电荷，列如下面打开一个玻璃纸胶带(见图1)图1－玻璃纸胶带与滚轮分离(显示阳极和阴电荷的分布)摩擦生电静电电荷积累，众所周知为摩擦生电，其结果为电子从一个材料转到另一个材料。

ESD测试及原理介绍BYD Microelectronics ConfidentialMenu-11 2 3 4ESD基本介绍 ESD失效模式和失效机理 ESD测试模式，原理及测试方法 常见ESD保护结构及原理BYD Microelectronics Confidential一 ESD的基本介绍BYD Microelectronics Confidential背景在人们的日常工作生活中, 静电放电(ESD)现象可谓无处不在, 瞬间产生的上 升时间低于纳秒(ns)、持续时间可达数百纳秒且高达数十安培的电流, 会对手 机、 笔记本电脑等电子系统造成损伤。

对于电子系统设计人员而言, 如果没有采取适 当的ESD 保护措施, 所设计的电子产品就会有遭到损伤的可能。

静电放电( ESD, Electrostatic Discharge) 给电子器件环境会带来破坏性的后 果。

它是造成集成电路失效的主要原因之一。

随着集成电路工艺不断发展,互补 金属氧化物半导体( CMOS, ComplementaryMetal- Oxide Semiconductor) 的特 征尺寸不断缩小,金属氧化物半导体(MOS, Metal- Oxide Semiconductor)的栅氧 厚度越来越薄,MOS 管能承受的电流和电压也越来越小, 因此要进一步优化电路 的抗ESD 性能, 需要从全芯片ESD 保护结构的设计来进行考虑。

BYD Microelectronics ConfidentialESD的产生及影响一般来讲,一个充电的导体接近另一个导体时,就可能发生ESD。

首先,两个导 体之间会建立一个很强的电场,产生由电场引起的击穿。

两个导体之间的电压超 过它们之间空气和绝缘介质的击穿电压时,就会产生电弧。

在0. 7 ns～10. 0 ns 的时间里,电弧电流会达到几十安培,有时甚至超过100 A。

电弧将一直维持直到 两个导体接触短路或者电流低到不能维持电弧为止。

谈谈集成电路ESD保护的器件和电路各位群友，大家晚上好，我是黄晓宗，一直从事模拟和混合信号IC设计工作，对ESD保护设计有一定的心得，今天和大家谈谈集成电路ESD保护的器件和电路，在交流的过程中会分享一些实际的案例，希望能够为大家做一些基础知识的铺垫，也感谢大家在这里进行交流。

我将分为以下部分介绍，在完成背景介绍后，将在第二、三和四章针对基本器件、二极管、SCR器件提高维持电压的技术进行讨论。

然后，通过工程案例和器件应用，分析和优化全芯片ESD保护设计；第五章将讨论SiP ESD中板级和片上协同保护的策略，提高系统的保护能力。

静电放电现象在日常生活中非常常见，干燥的冬天手指触碰到金属门把手，就会发生放电现象。

不同物体的接触和分离就是最常见的静电产生方式，例如摩擦可产生静电。

人体有感觉的静电放电电压在3000—5000V，这些静电对人体并不是致命的，但是对没有静电防护的电子产品来说可能会造成非常严重的后果。

电子产品离不开芯片，也就离不开ESD保护设计。

以我们的手机为例，移动电话转向智能电话技术，智能手机按键被触摸技术替代，取消了按键接口，人机交互通过触摸屏完成。

虽然目前的智能手机仍有耳机、电源充电、电源按键等端口外露，但是已经大大减少。

对于未来发展，当“非接触技术”（类似手势控制）替代目前的“接触技术”，那么直接的人机交互将减少静电损伤的风险。

芯片在生产、封装、测试、组装等过程中都受到ESD的威胁，所以保护设计也就贯穿整个芯片的始终。

这是典型的ESD失效照片。

一般来讲，一颗芯片上都会有相应的ESD保护电路，其目标就是泄放电流和钳位电压，保护脆弱的内部电路。

当然，RF电路为了性能的考虑，可能无ESD保护结构，其静电能力就可能200V-250V。

ESD对IC的损伤主要有两类，即大电流产生局部热量、高电场损伤绝缘层，都会导致电路或者器件功能性能的异常。

ESD保护的基本原理就是并联保护器件，以此泄放大电流和钳位高电压，避免对内部电路造成损伤。

cdm静电测试标准
"CDM" 通常指的是"Charged Device Model"，即充电设备模型。

CDM测试是一种用于评估半导体器件、集成电路（IC）等电子元件对静电放电（ESD）的敏感性的测试方法之一。

这种测试方法涉及通过对器件施加特定电荷并观察其响应来模拟现实世界中的静电放电情况。

以下是与CDM测试相关的一些主要标准：
1.JEDEC JS-002:
•JEDEC（半导体技术协会）是电子行业的一个标准组织。

JS-002标准是关于静电放电（ESD）的一般测试方法，其
中包括了CDM测试。

2.ANSI/ESDA/JEDEC JS-002:
•这是ANSI（美国国家标准学会）与ESDA（静电放电协会）和JEDEC 共同发布的标准，也是有关静电放电测试
的标准，包括了CDM 测试。

3.IEC 60749-26:
•该国际电工委员会（IEC）标准涵盖了半导体器件的可靠性试验和静电放电测试，包括CDM测试。

-STD-883, Method 3015:
•MIL-STD-883 是美国国防部发布的一系列标准，涵盖了微电子器件的可靠性测试。

Method 3015 是其中一个关
于静电放电测试的标准，也包括了CDM测试。

请注意，具体的标准可能随时间而更新，因此建议查阅最新版本的标准文档以获取详细信息。

此外，制造商和行业组织可能还有额外的指南和最佳实践，可供参考。