下载文档原格式
esd保护原理ESD保护原理。
ESD（静电放电）是指在两个物体接触或分离时，由于静电作用而产生的放电现象。
在现代电子设备中，ESD对芯片和其他电子元件造成的损害是一个严重的问题。
因此，为了保护电子设备免受ESD损害，需要对其进行ESD保护。
本文将介绍ESD保护的原理及其相关知识。
1. ESD的危害。
ESD对电子设备的危害主要表现在两个方面，一是对设备本身的损害，二是对设备周围环境的干扰。
在设备本身方面，ESD可能导致芯片内部结构的损坏，甚至完全失效；在周围环境方面，ESD 可能引起设备的干扰，影响设备的正常工作。
2. ESD保护原理。
ESD保护的原理是通过合理设计电路和使用特定的元件来吸收或抑制ESD的能量，从而保护电子设备免受ESD损害。
常见的ESD保护元件包括TVS二极管、ESD二极管、ESD阵列等。
这些元件可以在设备输入/输出端口或芯片引脚处起到保护作用。
3. ESD保护元件的选择。
在选择ESD保护元件时，需要考虑其工作电压、响应时间、ESD能量吸收能力等参数。
不同的电子设备在面对ESD时可能有不同的要求，因此需要根据具体的应用场景选择合适的ESD保护元件。
4. ESD保护电路的设计。
在实际应用中，ESD保护电路的设计需要考虑到整个系统的特点，包括信号线路的布局、地线的设计、电源线的连接等。
合理的电路设计可以有效地提高ESD保护的效果，降低ESD对设备的危害。
5. ESD保护的重要性。
ESD保护在现代电子设备中具有非常重要的意义。
随着电子设备的集成度越来越高，对ESD的抵抗能力要求也越来越高。
因此，加强对ESD保护原理的研究和实践，对于保障电子设备的正常运行具有重要意义。
总之，ESD保护是保护电子设备免受ESD损害的重要手段，需要合理选择ESD保护元件，设计合理的ESD保护电路，并加强对ESD保护原理的研究，以提高电子设备的抗ESD能力。
希望本文能够对读者对ESD保护原理有所了解，并在实际应用中发挥作用。
静电放电(ESD)在电子装联中的危害及防护摘要：静电是一种电能，留存于物体表面，是正负电荷在局部范围内失去平衡的结果，是通过电子或离子的转移而形成的。
静电无处不在，在一般工业生产中，静电具有高电位、低电量、小电流(瞬时大电流)和作用时间短的特点。
静电荷较之流动电荷受环境条件影响，特别是湿度的影响比较大。
静电是日常生活中常见的一种物理现象，所以同世上任何事物一样具有两重性：既能造福于人类——如静电喷涂、涂敷、静电除尘及静电复印等应用技术；另一方面，它也能带来灾害，特别是在石油化工、电子工业等生产领域。
关键词：ESD；静电；防护静电在日常生活中可以说是无处不在，不同物质的接触、分离或相互摩擦即可产生静电，这些静电也许对人体的影响并不大，但对于某些静电敏感元件，静电放电ESD可能造成其性能下降，或完全丧失正常功能。
因静电损害具有隐蔽性、潜在性和累积性、随机性和复杂性的特点，在很长一段时间内没能引起人们足够的重视，但随着静电的危害被越来越多的人们所熟知，人们的ESD 防护意识也越来越强，下面将主要介绍防静电的基本知识，以及在电子装联生产线EDS 防护的一些经验。
一、静电防护的基本原则1、静电接地。
物体通过导电、防静电材料或其制品与大地在电气上可靠连接，确保静电导体与大地的静电电位接近，是使物体所带电荷向大地泄漏的一种措施。
按接地方式不同可分为：直接静电接地：通过金属导体构成的静电接地系统称为直接静电接地，简称“直接接地”或“接地”。
间接静电接地：通过含有非金属导体、防静电材料或其制品使物体静电接地称为间接静电接地，简称“间接接地”。
EPA区域内工具、设备、人员、胶垫等接地需要考虑的主要有以下方面：静电接地系统设计时应考虑到人身安全；人体防静电地线使用多芯导线，接头处尽可能采用焊接，地线黄绿色为主；静电接地电阻太小，带电体接近静电接地系统时，可能产生火花放电，引起燃爆事故；泄露电阻过大，静电泄漏过于缓慢而在物体上积累起足以致害的静电，失去静电接地的作用；仅当物体具有电荷泄漏特性时静电接地才是有效的。
静电放电（ESD）保护的详解
先来谈静电放电(ESD: Electrostatic Discharge)是什么？这应该是造成所有电子元器件或集成电路系统造成过度电应力破坏的主要元凶。
因为静电通常瞬间电压非常高(>几千伏)，所以这种损伤是毁灭性和永久性的，会造成电路直接烧毁。
所以预防静电损伤是所有IC设计和制造的头号难题。
静电，通常都是人为产生的，如生产、组装、测试、存放、搬运等过程中都有可能使得静电累积在人体、仪器或设备中，甚至元器件本身也会累积静电，当人们在不知情的情况下使这些带电的物体接触就会形成放电路径，瞬间使得电子元件或系统遭到静电放电的损坏(这就是为什么以前修电脑都必须要配戴静电环托在工作桌上，防止人体的静电损伤芯片)，如同云层中储存的电荷瞬间击穿云层产生剧烈的闪电，会把大地劈开一样，而且通常都是在雨天来临之际，因为空气湿度大易形成导电通到。
那么，如何防止静电放电损伤呢？首先当然改变坏境从源头减少静电(比如减少摩擦、少穿羊毛类毛衣、控制空气温湿度等)，当然这不是我们今天讨论的重点。
如何在电路里面涉及保护电路，当外界有静电的时候我们的电子元器件或系统能够自我保护避免被静电损坏(其实就是安装一个避雷针)。
这也是很多IC设计和制造业者的头号难题，很多公司有专门设计ESD的团队，今天我就和大家从最基本的理论讲起逐步讲解ESD保护的原理及注意点，你会发现前面讲的PN结/二极管、三极管、MOS管、snap-back全都用上了。
以前的专题讲解PN结二极管理论的时候，就讲过二极管有一个特性：正向导通反向截止，而且反偏电压继续增加会发生雪崩击穿而导通，我们称之为钳位二极管(Clamp)。
这正是我们设计静电保护所需要的理论基础，我们就是利用这个反向截止特性让这个旁路在正常工作时处于断开状态，而外界有静电的时候这个旁路二极管发生雪崩击穿而形成旁路通路保护了内部电路或者栅极(是不是类似家里水槽有个溢水口，防止水龙头忘关了导致整个卫生间水灾)。
那么问题来了，这个击穿了这个保护电路是不是就彻底死了？难道是一次性的？答案当然不是。
PN结的击穿分两种，分别是电击穿和热击穿，电击穿指的是雪崩击穿(低浓度)和齐纳击穿(高浓度)，而这个电击穿主要是载流子碰撞电离产生新的电子-空穴对(electron-hole)，所以它是可恢复的。
但是热击穿是不可恢复的，因为热量聚集导致硅(Si)被熔融烧毁了。
所以我们需要控制在导通的瞬间控制电流，一般会在保护二极管再串联一个高电阻，
另外，大家是不是可以举一反三理解为什么ESD的区域是不能form Silicide的？还有给大家一个理论，ESD通常都是在芯片输入端的Pad旁边，不能在芯片里面，因为我们总是希望外界
的静电需要第一时间泄放掉吧，放在里面会有延迟的(关注我前面解剖的那个芯片PAD旁边都有二极管。
甚至有放两级ESD的，达到双重保护的目的。
在讲ESD的原理和Process之前，我们先讲下ESD的标准以及测试方法，根据静电的产生方式以及对电路的损伤模式不同通常分为四种测试方式：人体放电模式(HBM: Human-Body Model)、机器放电模式(Machine Model)、元件充电模式(CDM:
Charge-Device Model)、电场感应模式(FIM: Field-Induced Model)，但是业界通常使用前两种模式来测试(HBM, MM)。
1、人体放电模式(HBM)：当然就是人体摩擦产生了电荷突然碰到芯片释放的电荷导致芯片烧毁击穿，秋天和别人触碰经常触电就是这个原因。
业界对HBM的ESD标准也有迹可循(MIL-STD-883C method 3015.7，等效人体电容为100pF，等效人体电阻为
1.5Kohm)，或者国际电子工业标准(EIA/JESD22-A114-A)也有规定，看你要follow哪一份了。
如果是MIL-STD-883C method
3015.7，它规定小于<2kV的则为Class-1，在2kV~4kV的为class-2，4kV~16kV的为class-3。
2、机器放电模式(MM)：当然就是机器(如robot)移动产生的静电触碰芯片时由pin脚释放，次标准为EIAJ-IC-121 method 20(或者标准EIA/JESD22-A115-A)，等效机器电阻为0 (因为金属)，电容依旧为100pF。
由于机器是金属且电阻为0，所以放电时间很短，几乎是ms或者us之间。
但是更重要的问题是，由于等效电阻为0，所以电流很大，所以即使是200V的MM放电也比2kV的HBM放电的危害大。
而且机器本身由于有很多导线互相会产生耦合作用，所以电流会随时间变化而干扰变化。
