影響靜電放電的因素很復(fù)雜,但主要的因素有以下幾點(diǎn):
1、溫度和濕度的影響
濕度和溫度對(duì)靜電放電都有影響,其中濕度影響更大。由于相對(duì)濕度增加則非導(dǎo)體材料的表面電導(dǎo)率增加(當(dāng)相對(duì)濕度超過(guò)60%時(shí),絕緣體表面會(huì)因吸附空氣中的水分形成水膜,使材料表面的導(dǎo)電率大大增加),使物體積蓄的靜電荷可以更快地泄漏而不容易積累,因此不容易產(chǎn)生靜電放電現(xiàn)象。對(duì)人體來(lái)講,相對(duì)濕度在30%-50%時(shí),帶電很多,而在超過(guò)70%時(shí)幾乎不帶電,因此在干燥寒冷的冬天,人與接觸的物體就容易產(chǎn)生靜電放電現(xiàn)象。
2、電阻率
若絕緣體的體電阻率小于1010?. cm,表面電阻率小于109?,一般不會(huì)積累靜電荷。
3、表面狀態(tài)
接觸帶電主要是表面效應(yīng),因此表面污染,酸化,氧化吸附等對(duì)靜電的影響很大。不同的材料,不同的表面狀態(tài),對(duì)靜電的影響都不同,在實(shí)際的應(yīng)用中,應(yīng)根據(jù)不同的情況來(lái)處理物體的表面。另外:如壓力,接觸時(shí)間等均能影響物體的帶電。
靜電放電(ESD)會(huì)給電子產(chǎn)品帶來(lái)致命的危害,它不僅降低了產(chǎn)品的可*性,增加了維修成本,不符合歐洲共同體規(guī)定的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)EN61000-4-2,產(chǎn)品就不能夠在歐洲銷(xiāo)售。所以電子設(shè)備制造商通常會(huì)在電路設(shè)計(jì)的初期就考慮ESD保護(hù)。本文將討論ESD保護(hù)電路的幾種方法。
ESD的危害:
ESD基本上可以分為三種類(lèi)型,一是各種機(jī)器引起的ESD,二是家俱移動(dòng)或設(shè)備移動(dòng)引起的ESD,三是人體接觸或設(shè)備移動(dòng)引起的ESD。這三種種ESD對(duì)于半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)和電子產(chǎn)品的生產(chǎn)都非常重要。電子產(chǎn)品在使用過(guò)程*容易受到第三種ESD的損壞,便攜式電子產(chǎn)品尤其容易受到人體接觸產(chǎn)生的ESD的損壞。在一般情況下ESD會(huì)損壞與之相連的接口器件,另一種情況是遭受ESD沖擊后的器件可能不會(huì)立即損壞,而是性能下降導(dǎo)致產(chǎn)品過(guò)早出現(xiàn)故障。當(dāng)集成電路(IC)經(jīng)受ESD時(shí),放電回路的電阻通常都很小,無(wú)法限制放電電流。例如將帶靜電的電纜插到電路接口上時(shí),放電回路的電阻幾乎為零,造成高達(dá)數(shù)十安培的瞬間放電尖峰電流,流入相應(yīng)的IC管腳。瞬間大電流會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷IC,局部發(fā)熱的熱量甚至?xí)诨杵苄?。ESD對(duì)IC的損傷還包括內(nèi)部金屬連接被燒斷,鈍化層受到破壞,晶體管單元被燒壞。ESD還會(huì)引起IC的死鎖(LATCHUP)。這種效應(yīng)和CMOS器件內(nèi)部的類(lèi)似可控硅的結(jié)構(gòu)單元被激活有關(guān)。高電壓可激活這些結(jié)構(gòu),形成大電流信道,一般是從VCC到地。串行接口器件的死鎖電流可高達(dá)1A。死鎖電流會(huì)一直保持,直到器件被斷電。不過(guò)到那時(shí),IC通常早已因過(guò)熱而燒毀了。
ESD沖擊后可能存在兩個(gè)不易被發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,一般用戶(hù)和IEC測(cè)試機(jī)構(gòu)使用傳統(tǒng)的“環(huán)路反饋方法”和“插入方法”進(jìn)行測(cè)試,通常檢測(cè)不出這兩個(gè)問(wèn)題。一個(gè)問(wèn)題是RS-232接口電路中接收器對(duì)發(fā)送器產(chǎn)生交*串?dāng)_。同類(lèi)產(chǎn)品RS-232接口電路中的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)可能對(duì)某種波形的ESD或某個(gè)ESD沖擊電壓失效,經(jīng)過(guò)ESD沖擊后在接收器輸入端和發(fā)送器輸出端之間形成通路,從而導(dǎo)致接收器對(duì)發(fā)送器產(chǎn)生交調(diào)(圖1)。如果RS-232接口電路中有關(guān)斷電路,那么關(guān)斷期間經(jīng)過(guò)ESD沖擊后更容易產(chǎn)生交調(diào)。產(chǎn)生交調(diào)后將導(dǎo)致通信失敗,而且即使關(guān)斷工作狀態(tài)下發(fā)送器仍有輸出,導(dǎo)致關(guān)斷失效,使對(duì)方RS-232處在接收狀態(tài)。