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ESD的定义及保护原理

发布时间:2012-12-17

ESD的定义
ESD的意思是“静电释放”,即静电阻抗器。ESD是20世纪中期以来形成的以研究静电的产生、危害及静电防护等的学科。因此,国际上习惯将用于静电防护的器材统称为ESD,中文名称为静电阻抗器。
 
简言之,ESD就是电荷的快速中和,我们知道所有的物质都由原子构成,原子中有电子和质子。当物质获得或失去电子时,它将失去电平衡而变成带负电或正电,正电荷或负电荷在材料表面上积累就会使物体带上静电。电荷积累通常因材料互相接触分离而产生,也可由摩擦引起,称为摩擦起电。
 
ESD
 
有许多因素会影响电荷的积累,包括接触压力、摩擦系数和分离速度等。静电电荷会不断积累,直到造成电荷产生的作用停止、电荷被泄放或者达到足够的强度可以击穿周围物质为止。电介质被击穿后,静电电荷会很快得到平衡,这种电荷的快速中和就称为静电放电。由于在很小的电阻上快速泄放电压,泄放电流会很大,可能超过20安培,如果这种放电通过集成电路或其他静电敏感元件进行,这么大的电流将对设计为仅导通微安或毫安级电流的电路造成严重损害。
 
电场影响:电场感应会在IC阻性线路间产生电位差,引起绝缘体介质击穿。造成失效的另一个原因是器件上的电荷在电场中会被极化,从而产生电位差并向异性电荷放电,形成双重放电或中和。在ESD控制中使用了具有不同电阻特性的材料,这些材料用在自动装配设备中可以获得理想的效果。描述材料电阻特性通常用表面电阻率或体电阻率。
 
ESD保护原理

ESD
保护原理
 电路保护元件存在几种技术,当选择电路保护元件时,若设计师选择不当的保护器件将只能提供错误的安全概念。电路保护元件的选择应根据所要保护的布线情况、可用的电路板空间以及被保护电路的电特性来决定。此外,了解保护元件的特性知识也非常必要,需要考虑的重要因素之一是器件的箝位电压。所谓箝位电压是在ESD器件里跨在瞬变电压消除器(TVS)上的电压,它是被保护IC的应变电压。。
 
 因为利用先进工艺技术制造的IC电路里氧化层比较薄,栅极氧化层更易受到损害。这意味着较高的箝位电压将在被保护IC器件上产生较高的应变电压,并且增加了失效的概率。
 
很多保护元件都被设计成可吸收大量的能量,由于元件结构或设计上的原因也导致其具有很高的箝位电压。由于变阻器的箝位电压太高,他们不能够提供有效的ESD保护。此外,由于变阻器的高电容他们也不能给高速数据线路提供保护。TVS二极管正是为解决此问题而产生的,它已成为保护便携电子设备的关键性技术。
 
ESD保护原理

TVS二极管是专门设计用于吸收ESD能量并且保护系统免遭ESD损害的固态元件。如果应用得当,TVS二极管将限制跨在被保护器件上的电压刚好高过额定工作电压,但是却远低于破坏阈值电压。
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