什么是静电放电（ESD）？

在此演示中，我将概括介绍 ESD 及其对集成电路造成的威胁。 您是否曾遇到过在地毯上走过后 再触摸门把手时受到电击的情况？ 或者曾经在触摸灯泡插座 或其他随意的某个金属物体时感受到电击？ 这些都是 ESD 事件。 ESD 代表静电放电， 是在处于不同电势的两个物体之间 流动的突发瞬时 电流。 在诸如集成电路等固态电子产品中， ESD 事件属于严重问题。 集成电路的制造材料是半导体材料， 通常为硅，在经受 ESD事件造成的高电压时， 可能会遭到永久性损坏。 人体可作为一个大电容器， 能够在皮肤表面 积聚大量电荷。 这让人类，不管是作为生产操作员还是 终端设备用户，都成为ESD 事件的最大来源。 ESD 电压可轻松达到 5,000 伏， 这完全足以损坏许多集成 电路。 但在极端情况下， 电压甚至可能更高。 例如，在低湿度环境中， 电压可超过20,000 伏。 由于人是 ESD 的最大来源， 如果工作场所中安装了敏感音频接收器， 它会连续记录与静电相关的啪啪声， 从而证明 ESD 事件就发生在我们身边。 在汽车环境中， 由于接地连接不佳， 电荷积聚甚至更多， 从而导致更严重的 ESD 事件。 此表为您提供了 可能在常见集成电路情形中 生成的 ESD 电压。 例如，在工作台四周走动的员工 可在 10% 的湿度下产生6,000 伏的 ESD 事件。 此外，此表还展示了 随着周围环境湿度的降低 ESD 事件的严重性会增加。 前面的幻灯片概括介绍了 ESD 是什么，但它是如何进入系统的呢？ ESD 进入系统的最常见方式之一是 直接电流或电荷注入。 例如，某个人用手指触摸 笔记本电脑上的USB 端口 便属于直接电流注入。 直接电流注入可能会 损坏 MOSFET和 CMOS 器件的栅极， 触发 CMOS 器件中的锁存器， 并在附近的半导体上产生电压脉冲。 磁场耦合是 ESD 进入 系统和导致故障的另一种方式。 同样，想象某个人伸出手指 并将 ESD能量释放到 USB 端口。 此时，只有 USB 端口得到了适当的保护， 但 USB 端口的数据线附近存在敏感电路。 ESD 事件会导致 USB数据线上的电压 迅速增加，从而在附近的敏感电路中 产生电流 并可能导致系统故障。 电场耦合是 ESD 能量进入 系统中的最后一种方式， 当连接到诸如电源轨等具有较大表面积的网络时， 可能产生高电场。 但是，因电场耦合造成的损害十分罕见。 我们如今使用的许多电子器件都 具有 USB、以太网、HDMI 或某种形式的外部连接器， 它们可作为 ESD 进入并损坏系统的 网关。 德州仪器 (TI) 开发了ESD 保护器件， 这些器件将保护许多可能的现有接口， 从而确保系统稳健。 如需详细了解可能的解决方案，您可访问 TI 的 ESD 保护登录页面，网址为 www.ti.com/esd。 下面是一些其他信息， 供您深入了解TI ESD 保护。 下一次培训将为您讲述 TVS 二极管，敬请期待。