静电原理及电路设计

上网时间: 2014年04月25日? 我来评论 【字号: ? ?小】

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一:静电放电

具有不同静电电位的物体相互靠近或直接接触引起的电荷转移。(见GB/T 4365-2003)

二:一般性考虑

保护设备免受静电放电影响的问题对制造厂和用户来说都是非常重要的。

随着微电子元件的广泛运用,为了提高产品和系统的可靠性,迫切需要确定这一问题的各种因素,寻找一种解决方法。

静电的累计以及随后的放点问题由于不可控制的条件以及设备和系统在厂矿中的广泛使用而变得更加令人关切了。

无论什么时候人员对附近物体发生静电放电时,设备都有可能遭受电磁能量的侵害。此外,静电放电还有可能发生在附近的金属物体之间。

操作人员放电的影响可以是单纯地使用设备误动作或电子元器件损坏,其主要影响可以认为是由放电电流的参数引起的(上升时间,持续时间等)。

三:静电放电发生器输出电流的典型波形

静电原理及电路设计_《国际电子商情》_1

四:台式设备实验配置

静电原理及电路设计_《国际电子商情》_2

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备注:

1、人体电容量的储能电容器,该电容量标称值为150pF。

2、为表示人体握有某个如钥匙或工具等金属时的源电阻可选用一个330Ω的电阻,现已证明这种金属放电情况足以严格的表示现场的各种人员的放电。

五:ESD抗扰度测试实质

从ESD测试配置可以看出,在进行ESD测试时,需要将静电qiang的接地线接至参考接地板(参考接地板接安全地),EUT放置于参考接地板之上(通过台面或0.1m高的支架),静电放电qiang头指向EUT中各种可能会被手触摸到的部位或水平耦合板和垂直耦合板,就决定了ESD测试时一种以共模为主的抗扰度测试,因为ESD最终总要流向参考接地板。

ESD干扰原理也可以从两方面来讲。首先,当静电放电现象发生在EUT中被测部位时,伴随着ESD放电电流也将产生,分析这些ESD放电电流波形的上升沿时间会在1ns以下,这意味着ESD是一种高频现象。ESD 电流路径与大小不但由EUT内部实际连接关系(这部分连接主要在电路原理图中体现)决定,而且还会受这种分布参数的影响。

事实上,在施加静电的过程中,会产生多种电容,比如放电点与内部电路之间的寄生电容、电缆与参考接地板之间的电容、和EUT壳体与参考接地板之间的电容等等。这些电容的大小都会影响各条路径上的ESD电流大小。设想一下,如果有一条ESD电流路径包含了产品内部工作电路,那么该产品在进行ESD测试时受ESD的影响就会很大;反之则更容易通过ESD测试。可见,如果产品的设计能够避免ESD共模电流流过产品内部电路,那么这个产品的抗ESD干扰的设计是成功的,ESD抗扰度测试实质上包含了一个瞬态共模电流(ESD电流)流过产品。

六:静电放电可能产生的损坏和故障

1.穿透元器件内部薄的绝缘层,损毁MOSFET和CMOS的元器件栅极;

2.CMOS器件中的触发器锁死;

3.短路反偏的PN结;

4.短路正向偏置的PN结;

5.熔化有源器件内部的焊接线或铝线。

(瞬雷电子有专业的防护器件,能保护您的电路和器件安全)

七:防护建议

1.接地导体的电连续性设计对提高系统的抗ESD能力极为重要。

2.ESD定位中,在金属搭接点测试中出现问题,首先要检查搭接是否良好。

3.喷漆导致电连续性不好使结构设计、工艺处理中EMC的常见问题。从这方面来讲,产品良好的EMC特性,不仅是设计出来的,还包括工艺、生产、流程等。

4.防止静电干扰直接耦合进PCB的一个有效方法是将静电干扰信号用接地金属体直接导引至地。因此在放电点与接地点之间若不是一导电整体(通过机械连接)的情况下,就要特别注意其连接处的电连续性。

5.对于PCB上的金属体,一定要直接或间接地接到地平面上,不要悬空。另外,对于较敏感的电路或芯片,在布局时尽量远离ESD放电点。

6.PCB中的工作地和金属外壳(泄放地)之间只要互连正确并不会导致外部干扰进入PCB,相反,由于金属外壳的低阻抗特性会把本来要流入PCB的干扰旁路在金属外壳上。

7.PCB工作地与金属外壳(泄放地)互连时,金属外壳在互连点之间的阻抗一定要低于互连点之间PCB工作地之间的阻抗,或者互连排线之间的阻抗。

瞬雷电子是一家专业的电路保护器件生产及保护方案提供商,可为客户提供免费的实验室进行浪涌静电测试,详情请拨打瞬雷电子电话(上海公司021-36380568 深圳公司0755-83023365 北京公司010-51552238 )。

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