靜電放電ESD三種模型和防護設計

ESD：Electrostatic Discharge，即是靜電放電，每個從事硬件設計和生產的（de）工程（chéng）師都必須掌握ESD的相（xiàng）關知識。為了定量表（biǎo）征ESD特（tè）性，一般將ESD轉化成（chéng）模型（xíng）表達方式，ESD的模型有很多種，下麵介紹常用的三種：

1．HBM：Human Body Model，人體模型：(1500Ω±10％ / 100PF±10％)    該（gāi）模型表征人體帶電接觸器件放電，Rb為等效人體電阻，Cb為等效（xiào）人體電容。等效電路如下圖。圖（tú）中同時給出了器件HBM模型的ESD等級。

2．MM：Machine Model，機器模（mó）型：(0Ω±10％ / 200PF±10％)    機器模型的等效電（diàn）路與人體模型相（xiàng）似（sì），但等效電容（Cb）是200pF，等效電阻為0，機器模型（xíng）與人體模型（xíng）的差異較大，實際上機器的（de）儲電電容變化較大，但為了描述的統一，取200pF。由於機器模型放電時沒有電（diàn）阻（zǔ），且儲電電容（róng）大於人體模式，同等（děng）電（diàn）壓對器件的損害，機器模式遠大（dà）於人體模型。

3．CDM：Charged Device Model，充電器件模型：
    半導體器件主要采用三種封裝型式（金（jīn）屬、陶瓷、塑料）。它們在（zài）裝配、傳（chuán）遞、試驗、測試、運輸及（jí）存貯過程中，由於管殼與其（qí）它絕緣材料（如包裝用的（de）塑料袋、傳遞用的塑料容器等（děng））相互磨擦，就會使管殼帶電。器（qì）件本身作為電容器的一個極板而存貯電荷。CDM模型就是基於已帶電的器件通過（guò）管（guǎn）腳與地接觸時，發生（shēng）對（duì）地放電引起器件失效而（ér）建立的，器件帶電模型如下：

器件的ESD等（děng）級一般按以上三種模型（xíng）測試，大（dà）部分ESD敏感器件手冊上都有器件的ESD數據（jù），一般給出的是HBM和MM。
    通過器件的ESD數據可以了解器（qì）件的（de）ESD特性（xìng），但要注意，器件的每個管腳的ESD特性差異較大，某（mǒu）些管腳的ESD電壓會特別低，一（yī）般來說，高速端口（kǒu），高阻輸入端口，模擬端口ESD電（diàn）壓會比較低。
ESD防護是一（yī）項係統工程，需要各個（gè）環節的控製。下圖是一個ESD防護的流程圖：

ESD防護設計（jì）可分為單板防護設計、係（xì）統防護設計、加（jiā）工環境設計和（hé）應用環境防（fáng）護設（shè）計（jì），單板防護（hù）設計可以提高單板ESD水平，降低係（xì）統設計難度和係統組裝的（de）靜（jìng）電防護要求。當係統設計還不能滿足要求時，需要進行應用環境設計防護設計。ESD敏感器（qì）件在裝聯和整（zhěng）機組裝時，環境的（de）ESD直接加載到器件，所以加工環境的ESD防（fáng）護是至關重要的。
    一般整機、單板、接口的接觸放電應達到±2000V（HBM）以上的防護要求。器件的ESD防（fáng）護設計是在器件不（bú）能滿足ESD環境要求的情況下，通過衰（shuāi）減加到器（qì）件上的ESD能量達（dá）到保護器件的目的。ESD是電荷放電（diàn），具有電壓高，持續（xù）時（shí）間短的特點，根據這（zhè）些特點，ESD能量衰（shuāi）減可通過電壓限製、電流限製（zhì）、高通濾波、帶（dài）通（tōng）濾波（bō）等方式實（shí）現，所以防護電路的形（xíng）式多種多樣。