什么是ESD静电放电测试？

什么是静电放电


静电放电（ESD）现象在电子制造领域中常常是引发设备故障的主要因素，特别是在电子组件和集成电路的操作上。这种放电发生在静电能量积聚到一定程度后的突然释放，极有可能对敏感的电子设备造成重大损害。为了测试并提升电子产品抵御静电的能力，全球范围内已经建立了多项标准，其中包括了IEC61000-4-2等国际认可的规范。这些标准旨在通过一系列严格的测试程序，确保电子产品在设计和制造过程中能够有效地防止静电放电带来的风险。


ESD的发生

1. 人体放电模式（HBM）：此模式模拟人体通过日常活动积累静电。当人体直接接触电子元件时，静电能量通过元件的引脚释放。在HBM模型中，人体被等效为1.5kΩ的电阻和100pF的电容。放电电流的峰值通常在1.2A到1.48A之间，电流上升时间约为2-10纳秒，持续时间在130-170纳秒。这种模式是最常见的ESD发生方式，尤其是在电子产品的组装和测试过程中。

2. 机器放电模式（MM）：此模式模拟带电的导体（如自动化设备的机械手臂）与电子元件接触时产生的静电放电。在MM模型中，等效电阻为0Ω，等效电容为200pF，放电过程快且电流大，对元器件的破坏性更显著。这种模式在工业自动化和机器人操作中尤为重要，因为机械设备在操作过程中容易积累静电。

3. 元件充电模式（CDM）：在电子元件的生产和运输过程中，由于摩擦或其他原因积累静电。当元件的引脚接近或接触到导体或人体时，元件内部的静电会迅速释放。CDM模式的放电时间非常短，电流峰值高，对器件的破坏性极大。这种模式在元件的运输和存储过程中尤为关键，尤其是在静电防护措施不完善的情况下。

ESD敏感元器件的静电敏感度等级

• HBM：根据JS-001标准，共分为九个等级。
  
  
  
  
• MM：根据JEDEC标准，共分为三个等级。
  
  
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• CDM：根据JS-002标准，共分为五个等级。
  
  
  

ESD静电放电测试


ESD静电放电测试是评估电子产品抗静电能力的重要手段。

放电模式的分类
1. 接触放电：放电电极的尖端与被测设备（DUT）接触后发生放电。这种方式通常用于模拟人体直接接触电子元器件时的情况。


2. 空气放电：放电电极充电至试验电压后靠近DUT，通过电弧进行放电。这种方式模拟了在一定距离内，静电通过空气放电到设备的情况。

ESD防护措施
1.设计阶段：在产品设计阶段，工程师应考虑静电防护，选择适当的材料和结构，以降低静电积累的风险。例如，使用抗静电材料和涂层可以有效减少静电的产生。


2.生产环境控制：在生产环境中，保持适当的湿度和温度可以减少静电的积累。使用防静电地板、工作台和设备可以有效降低静电的影响。

3.人员培训：对操作人员进行静电防护培训，使其了解静电的产生和防护措施，确保在处理敏感元器件时采取适当的防护措施，如佩戴防静电手环和鞋子。

4.测试与验证：定期进行ESD测试，以验证产品的抗静电能力。通过测试结果，及时调整和改进设计和生产流程，确保产品在市场上的可靠性。

ESD特性与参数


在评估ESD性能时，Trigger电压和Hold电压是两个重要参数。Trigger电压是寄生BJT的击穿电压，介于BVCEO与BVCBO之间。Hold电压则是维持持续ON状态但不进入栅锁状态的电压。通过控制这些参数，可以限制二次击穿电流，从而保护电子设备免受静电放电的损害。


NMOS和PMOS器件在ESD击穿时的行为不同，PMOS通常具有更好的耐ESD特性。通过优化设计和材料选择，可以显著提高电子产品的抗静电能力。