ESD(静电放电)及ESD保护电路的设计
ESD(静电放电)与连接器ESD防护技术
为降低 Ｅ Ｓ Ｄ危 害 ， 常 用 的 防 护方 式 有 ： Ｅ Ｓ Ｄ保 护 电路 、 Ｅ Ｓ Ｄ保 护 器件 （ 如二极管等） ， 但 这些 防护 方 式需 要 占用额 外 的 Ｐ Ｃ Ｂ板空 间 或 引入 更 多器 件 ， 不利 于设 备小 型化 发 展 ， 同 时 也极 大 地增 加 了 总体
第 ５期
２ ０ １ ３年 １ Ｏ月
机
电
元
件
Ｖｏ １ ． ３ ３ Ｎｏ ． ５ Ｏｃ ｔ ． ２ ０１ ３
ＥＬＥＣＴＲｏＭ ＥＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＣＯＭ ＰＯＮＥＮＴＳ
Ｅ Ｓ Ｄ （ 静 电放 电 ） 与 连 接 器 Ｅ Ｓ Ｄ 防 护 技 术
卢 明胜 ，张晓 光 ，王建 甫
缘 作用 的介 电层击 穿 。 在 连接 器插入 时 会 出现 静 电放 电现 象 ， 其 持 续
下文 将简要 介 绍 Ｅ Ｓ Ｄ产 生 的原 因 、 危害 ， 初 步 探讨 电连 接器 Ｅ Ｓ Ｄ防护技 术 的原 理 ， 分析 两 种 物理
Ｅ Ｓ Ｄ防护 结构 以及 在 电连接 器 中的应 用 。
（ 中航 光 电科 技股 份 有 限公 司 河南 洛 阳 ４ ７ １ ０ ０ ３ ）
摘要 ：静 电放 电是 目前集成电路、 小型 电子 器件 失效的主要原 因之一 ，本 文简要分析 了 Ｅ Ｓ Ｄ的 原 因、失效 模 式，并提 出在 不增加 额外 Ｅ Ｓ Ｄ保护 电路或保护 器件 （ 如二极管 ）的情 况下 ，在 连接 器的外层设计 法拉 第 电笼 （ Ｆ ａ ｒ ａ ｄ ａ ｙ Ｃ ａ ｇ ｅ ） 结构或近端放 电结构 ，有效起到 Ｅ Ｓ Ｄ保护 的作 用，节省 了 Ｐ Ｃ Ｂ板 的宝贵空间，同时具备 Ｅ Ｓ Ｄ保
PCB_ESD(静电释放)设计
1.ESD的含义：ESD，也就是我们常说的静电释放(Electro-Static discharge) ；静电是一种自然现象，通常通过接触、摩擦、电器间感应等方式产生，其特点是长时间积聚、高电压(可以产生几千伏甚至上万伏的静电)、低电量、小电流和作用时间短的特点。
2.ESD的危害：当引入静电后，会引起产品的死机甚至是元器件的损坏。
3.ESD静电释放方式：a接触放电 :就是直接对待测设备进行放电;b空气放电 :也称为间接放电，是强磁场对邻近电流环路耦合产生。
两种测试的测试电压一般为2KV-8KV，不同地区要求不一样。
空气湿度不一样，产生的静电也不相同。
静电随着空气湿度的减小而变大。
这也间接的说明北方的冬天，脱毛衣时产生的静电火花很大的原因。
4.ESD防护设计：a防止外部电荷流入电路板而产生损坏 ;b防止外部磁场对电路板产生损坏 ;c防止静电场产生的危害。
5.ESD保护方法：a雪崩二极管来进行静电保护 :典型做法就是在关键信号线并联一雪崩二极管到地。
该法是利用雪崩二极管快速响应并且具有稳定钳位的能力，可以在较短的时间内消耗聚集的高电压进而保护电路板。
b使用高压电容进行电路保护:通常将耐压至少为1.5KV的陶瓷电容放置在I/O连接器或者关键信号的位置，同时连接线尽可能的短，以便减小连接线的感抗。
若采用了耐压低的电容，会引起电容的损坏而失去保护的作用。
c采用铁氧磁珠进行电路保护:铁氧磁珠可以很好的衰减ESD电流，并且还能抑制辐射。
当面临着两方面问题时，一个铁氧磁珠会时一个很不错的选择。
d采用LC滤波器的方法进行保护电路 :LC组成的滤波器可以有效的减小高频静电进入电路。
电感的感抗特性能很好的抑制高频ESD进入电路，而电容有分流了ESD的高频能量到地。
同时，该类型的滤波器还可以圆滑信号边缘而较小RF效应，性能方面在信号完整性方面又有了进一步的提高。
e多层板进行ESD防护:在多层板中，由于有了一个完整的地平面靠近走线，可以使ESD更加快捷的耦合到低阻抗平面上，进而保护关键信号的作用。
静电放电(ESD)最常用的三种模型及其防护设计
静电放电（ESD）最常用的三种模型及其防护设计ESD：Electrostatic Discharge，即是静电放电，每个从事硬件设计和生产的工程师都必须掌握ESD 的相关知识。
为了定量表征 ESD 特性，一般将 ESD 转化成模型表达方式，ESD 的模型有很多种，下面介绍最常用的三种。
1.HBM：Human Body Model，人体模型：该模型表征人体带电接触器件放电，Rb 为等效人体电阻，Cb 为等效人体电容。
等效电路如下图。
图中同时给出了器件 HBM 模型的 ESD 等级。
ESD人体模型等效电路图及其ESD等级2.MM：Machine Model，机器模型：机器模型的等效电路与人体模型相似，但等效电容(Cb)是200pF，等效电阻为 0，机器模型与人体模型的差异较大，实际上机器的储电电容变化较大，但为了描述的统一，取200pF。
由于机器模型放电时没有电阻，且储电电容大于人体模式，同等电压对器件的损害，机器模式远大于人体模型。
ESD机器模型等效电路图及其ESD等级3.CDM：Charged Device Model，充电器件模型：半导体器件主要采用三种封装型式(金属、陶瓷、塑料)。
它们在装配、传递、试验、测试、运输及存贮过程中，由于管壳与其它绝缘材料(如包装用的塑料袋、传递用的塑料容器等)相互磨擦，就会使管壳带电。
器件本身作为电容器的一个极板而存贮电荷。
CDM 模型就是基于已带电的器件通过管脚与地接触时，发生对地放电引起器件失效而建立的，器件带电模型如下：ESD充电器件模型等效电路图及其ESD等级器件的 ESD 等级一般按以上三种模型测试，大部分 ESD 敏感器件手册上都有器件的ESD数据，一般给出的是 HBM 和 MM。
通过器件的 ESD 数据可以了解器件的 ESD 特性，但要注意，器件的每个管脚的 ESD 特性差异较大，某些管脚的 ESD 电压会特别低，一般来说，高速端口，高阻输入端口，模拟端口 ESD电压会比较低。
一种ESD保护电路的版图设计
课程名称：集成电路版图设计穿、抗闩锁、寄生小、面积小、工艺兼容等特点[6,7]，且在深亚微米互补性氧化金属半导体CMOS工艺中，ESD保护电路由于要承受大电流或大电压的保护，通常把管子做得比较大，以实现I/O输入输出ESD保护、电源钳位ESD 保护和轨到轨ESD保护。
因此ESD保护电路的设计需要结合实际情况与应用需求，再综合考虑以上各个因素，才能设计出具有较好鲁棒性指标的保护电路。
除了要有较好鲁棒性的ESD保护电路外，我们还需注意一些外接引脚所引起的静电效应，做到电路（软件）和硬件的完美结合。
在集成电路的引脚中，除了少数一些自己能抵抗ESD 的引脚外，我们都需要将他们接到衬底或扩散层上去，比如说NPN 管的集电极，这些面积较大的结能在静电荷聚积到足以破坏器件之前吸收掉它们。
而在提供电源或大功率的引脚上，我们可以多接一些扩散层。
又由于那些直接连接到MOS 管栅极的的引脚很容易形成ESD 的介电体，因此必须有一些特别的保护结构设计在这些引脚上，比如我们可以用一些大的电阻（500Ω~5KΩ）或者是使电流不经过没有任何连接的发射极而直接接到外部的衬底上[8]。
3.2传统的静电保护电路和版图设计传统的方法是利用了TVS二极管的特性来保护电路免受ESD的冲击。
TVS全称是瞬态抑制二极管（Transient V oltage Suppressor），是一种二极管形式的高效能保护器件。
当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10的负12次方秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。
图1 电路中的TVS二极管如图2所示，传统的静电保护电路一般设计在芯片的管脚旁边，静电保护源和地，这样保证PMOS 和NMOS 在芯片正常工作时候处于关闭状态，这种类型的静电保护电路存在二个寄生二极管（TVS），当IO 到VCC 放生正静电时候，静电通过上面的寄生二极管正向通道泄放，当IO 到GND发生正静电时候，N+（漏端）-P+（衬底）-N+（源端）形成寄生NPN，静电通过这个寄生三极管泄放，当IO 到GND 发生负静电时候，静电通过下面的寄生二极管正向导通泄放，当IO 到VCC 放生负静电时候，静电没有合适的泄放通路。
esd保护电路powerclamp原理_理论说明
esd保护电路powerclamp原理理论说明1. 引言1.1 概述本文旨在介绍ESD保护电路中常用的一种原理——PowerClamp，并深入探讨其工作原理及设计要点。
ESD（Electrostatic Discharge，静电放电）对电子设备构成严重威胁，因此对于电子设备而言，采取有效的ESD保护措施至关重要。
而PowerClamp作为一种常用的ESD保护方案，在实际应用中具有出色的效果和广泛的应用范围。
本文将系统地解释PowerClamp电路的工作机制，并提供关键器件选型、电路设计建议以及优化方案等相关内容。
1.2 文章结构本文包括引言、ESD保护电路的重要性、PowerClamp原理简介、PowerClamp 电路工作原理及设计要点、PowerClamp在实际应用中的案例研究和结论与展望六个部分。
通过这些部分内容，读者可以全面了解ESD保护电路中PowerClamp原理与应用。
1.3 目的本文主要旨在：- 介绍ESD保护电路在现代电子设备中的重要性；- 详细阐述ESD带来的危害性以及ESD保护电路的作用；- 介绍PowerClamp原理，包括其特点、工作机制和应用优势；- 提供设计PowerClamp电路时需要考虑的关键器件选型和特性；- 探讨PowerClamp电路设计中的要点和优化方案；- 分析与总结实际应用中的案例研究，展示PowerClamp技术在不同领域的应用经验；- 总结对PowerClamp原理与应用进行归纳，并展望其未来发展方向和挑战。
通过本文的阐述，读者将获得关于ESD保护电路中PowerClamp原理及其应用方面的全面知识和了解。
2. ESD保护电路的重要性2.1 ESD的危害性静电放电（ESD）是指由于两物体间的静电电荷不平衡而引起突然放电的现象。
在电子器件和集成电路中，ESD可能会对设备造成严重破坏，导致功能故障、损坏甚至永久失效。
这是因为当一个设备暴露在ESD环境中时，静电放电会产生高能量脉冲，通过脉冲传输到设备上，可能使内部元器件受损。
MOS芯片的ESD保护电路设计
MOS芯片的ESD保护电路设计ESD（Electrostatic Discharge）保护电路是在MOS芯片设计中非常重要的一部分，其主要作用是保护芯片免受静电放电和其他电压干扰引起的损坏。
在设计ESD保护电路时，需要考虑静电放电的强度、放电路径、放电时间以及芯片的特性。
本文将详细介绍MOS芯片的ESD保护电路设计。
首先，设计ESD保护电路需要了解芯片的工作电压范围和工作环境。
这些参数将决定所需的ESD保护等级和保护电路的设计方案。
通常，ESD保护电路需要满足以下几个基本要求：1.渠道长度匹配：ESD保护电路通常需要使用多个MOS管来承受ESD电流。
为了提高保护效果，这些MOS管的渠道长度应该尽量相等，以保证它们可以均匀分担ESD电流。
在设计过程中，可以采用各种技术来实现渠道长度匹配，例如采用仿射布局或者通过电路设计巧妙应用。
2.延迟时间：ESD保护电路需要尽快响应ESD事件，并将电压降低到安全的范围内。
因此，保护电路的响应时间应该尽量短，以确保芯片能够在ESD事件发生时快速响应，避免损坏。
延迟时间通常可以通过选择合适的电阻和电容参数来调整。
3.低电压降：在ESD事件中，保护电路需要将电压降低到芯片所能接受的安全范围内，以避免芯片受损。
为了实现低电压降，通常会采用多级级联的保护结构，通过分级响应来降低电压。
此外，选择合适的电阻和电容参数也可以帮助减小电压降。
4.高可靠性：ESD保护电路需要能够经受多次击打，无损耗或自愈。
因此，在设计中需要使用具有较高可靠性的器件和元件。
例如，可以采用具有低漏电流和高耐压能力的二极管、MOSFET等元件。
在具体的ESD保护电路设计中，常用的保护结构包括二极管保护、级联保护和母线保护等。
例如，二极管保护方法主要通过将二极管连接在输入和输出之间来分散ESD放电能量，以提供保护。
级联保护方法则通过将多个保护器件级联并设置适当的门控电压来提高保护效果。
除了以上核心的保护电路设计，还可以采取一些其他的措施来增强芯片的ESD保护能力。
静电保护（ESD）原理和设计
静电保护（ESD）原理和设计⼀直想给⼤家讲讲ESD的理论，很经典。
但是由于理论性太强，如果前⾯那些器件理论以及snap-back理论不懂的话，这个⼤家也不要浪费时间看了。
任何理论都是⼀环套⼀环的，如果你不会画鸡蛋，注定了你就不会画⼤卫。
静电放电(ESD: Electrostatic Discharge)，应该是造成所有电⼦元器件或集成电路系统造成过度电应⼒(EOS: Electrical Over Stress)破坏的主要元凶。
因为静电通常瞬间电压⾮常⾼(>⼏千伏)，所以这种损伤是毁灭性和永久性的，会造成电路直接烧毁。
所以预防静电损伤是所有IC设计和制造的头号难题。
静电，通常都是⼈为产⽣的，如⽣产、组装、测试、存放、搬运等过程中都有可能使得静电累积在⼈体、仪器或设备中，甚⾄元器件本⾝也会累积静电，当⼈们在不知情的情况下使这些带电的物体接触就会形成放电路径，瞬间使得电⼦元件或系统遭到静电放电的损坏(这就是为什么以前修电脑都必须要配戴静电环托在⼯作桌上，防⽌⼈体的静电损伤芯⽚)，如同云层中储存的电荷瞬间击穿云层产⽣剧烈的闪电，会把⼤地劈开⼀样，⽽且通常都是在⾬天来临之际，因为空⽓湿度⼤易形成导电通到。
那么，如何防⽌静电放电损伤呢？⾸先当然改变坏境从源头减少静电(⽐如减少摩擦、少穿⽺⽑类⽑⾐、控制空⽓温湿度等)，当然这不是我们今天讨论的重点。
我们今天要讨论的时候如何在电路⾥⾯涉及保护电路，当外界有静电的时候我们的电⼦元器件或系统能够⾃我保护避免被静电损坏(其实就是安装⼀个避雷针)。
这也是很多IC设计和制造业者的头号难题，很多公司有专门设计ESD的团队，今天我就和⼤家从最基本的理论讲起逐步讲解ESD保护的原理及注意点，你会发现前⾯讲的PN结/⼆极管、三极管、MOS管、snap-back全都⽤上了。
正向导通反向截⽌(不记得就去翻前⾯的课程)，⽽且反偏电压继续增加会发⽣雪崩击穿(Avalanche Breakdown)⽽导通，我以前的专题讲解PN结⼆极管理论的时候，就讲过⼆极管有⼀个特性：正向导通反向截⽌们称之为钳位⼆极管(Clamp)。
ESD技术要求和测试方法
ESD技术要求和测试方法ESD（电静电放电）技术要求及其测试方法概述静电放电（ESD）是电子设备中的常见问题之一、它是指当电荷从一个物体传输到另一个物体时产生的瞬态电流。
这种电流可能会对电子设备产生不可逆的损害，从而导致设备的性能下降甚至完全失效。
因此，为了确保电子设备的可靠性，需要采取一系列的ESD技术要求和测试方法。
1.设备的防静电设计设备的防静电设计是指确保设备本身不会积累静电电荷，以及在设备外部和内部提供足够的防护措施，以防止静电放电对设备造成损害。
一些常用的防静电设计措施包括：接地保护，静电绝缘材料的使用，静电吸附剂的应用等。
2.ESD保护电路的设计ESD保护电路是一种特殊的电路设计，用于保护电子设备免受ESD损害。
这些电路通常包括器件、保护电阻、TVS（瞬态电压抑制器）二极管等。
设计这些电路时需要考虑ESD的能量和电流，并确保电路能够在ESD 事件发生时提供足够的保护。
3.ESD防护覆盖层的使用ESD防护覆盖层是应用在电子设备表面的一层特殊材料，用于吸收和分散ESD事件产生的静电电荷。
这些覆盖层可以有效地减少ESD事件对设备的影响，并提供良好的防护性能。
常见的ESD防护覆盖层材料包括静电吸收塑料、金属和抗静电涂料等。
ESD测试方法1.空气放电测试空气放电测试是一种常见的ESD测试方法，用于检测设备在大气环境中产生的ESD事件。
测试时需要模拟真实的ESD事件，并通过测量放电电流和电压来评估设备的ESD抗性能。
2.接触放电测试接触放电测试是一种特殊的ESD测试方法，用于模拟设备与人体直接接触时产生的ESD事件。
测试时需要使用一个模拟人体的探头，并通过测量放电电流和电压来评估设备的ESD抗性能。
3.完整性测试完整性测试是一种用于评估设备整体结构是否具有良好的ESD防护设计的测试方法。
测试时需要使用一个高压放电设备，并测量设备内部电路的电压波形，以检测是否有电荷积累或电流集中的问题。
4.压力放电测试压力放电测试是一种专业的ESD测试方法，用于评估设备在高压环境中的ESD抗性能。
ESD原理、测试及设计对策
放电枪
用于将电荷传递给被测设备，模拟 人体或物体接触电子设备的过程。
测量仪器
用于监测和记录被测设备的电气性 能变化，评估ESD对电子设备的影 响。
PART 03
ESD设计对策
防静电材料选择
防静电材料
选择具有良好导电性能和防静电性能的材料，如金属、 导电橡胶等，以减少静电的积累和释放。
检查内容
检查周期
维护措施
ESD防护效果的评估与改进
评估方法
通过静电测试、模拟实验等方式进行评估。
评估周期
一般建议每季度进行一次评估。
改进措施
根据评估结果，对ESD防护措施进行优化和改进。
WENKU DESIGN
WENKU DESIGN
2023-2026
END
THANKS
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KEEP VIEW
02
模拟机器和设备带电放电的过程，用于测试电子设备在非人体
接触时可能受到的静电影响。
充电器件模型（CDM）
03
模拟带电物体的放电过程，用于测试电子设备在接触带电物体
时可能受到的静电影响。
ESD测试等级
1级
低过电压（±250V）
2级
中过电压（±400V）
3级
高过电压（±600V）
ESD测试设备
电荷发生器
元件布局与布线
合理安排元件的布局和布 线，减小不同元件之间的 电位差，降低ESD产生的 可能性。
接地与等电位连接
接地系统
建立良好的接地系统，确 保设备和人员的安全。
等电位连接
将设备的外壳、屏蔽层、 安全地线等连接在一起， 形成等电位体，以减小电 位差和电流。
esd保护电路原理
esd保护电路原理
ESD（静电放电）保护电路是一种用于保护电子设备免受外部静电放电损害的电路设计。
静电放电是指由于电荷的不平衡而产生的短暂的高电压放电现象，会对敏感的电子器件造成不可逆转的损坏。
ESD保护电路的设计目标是将外部静电放电的能量引导到安
全地方，避免其对电子设备造成伤害。
为了实现这一目标，ESD保护电路通常由以下几个关键部分组成：
1. 静电放电探测器：用于检测外部静电放电事件的发生。
一旦探测到静电放电，它会发送一个信号给保护电路。
2. 充电泵：用于将ESD保护电路与电源之间建立一个高电压差。
这个高电压差是为了将静电放电的能量引导到地。
3. 电压限制器：用于限制引导过来的静电放电能量的电压，并防止其超过设备耐受的最大电压。
4. 可重复使用的保护元件：用于吸收和分散静电放电的能量。
这些元件可以多次使用，因为它们在处理静电放电时可以自愈。
5. 地引线：用于将引导过来的静电放电能量导入地。
地是一个电势为零的点，可以安全地对外部静电放电进行耗散。
综上所述，ESD保护电路的原理是通过静电放电探测器检测
外部静电放电事件，然后利用充电泵建立高电压差将静电放电
能量引导到地引线，并通过电压限制器和可重复使用的保护元件保护电子设备免受损害。
esd基本电路
esd基本电路摘要：一、引言二、ESD 基本概念1.ESD 的定义2.ESD 的作用三、ESD 基本电路1.放电电路2.钳位电路3.保护电路四、ESD 电路设计1.设计原则2.设计步骤五、ESD 电路应用1.消费电子2.汽车电子3.通信设备六、ESD 电路的发展趋势1.低功耗2.高性能3.集成化正文：一、引言静电放电（Electrostatic Discharge, ESD）是一种常见的自然现象，当两个带电物体接触或分离时，会产生电荷的转移，从而导致放电现象。
在电子设备中，ESD 会对元器件、电路板和系统造成损害，因此必须采取相应的防护措施。
ESD 基本电路是实现静电防护的关键技术之一，本文将对其进行详细介绍。
二、ESD 基本概念1.ESD 的定义静电放电是一种电荷的突然释放，通常伴随着电磁辐射和热量产生。
在电子设备中，ESD 可能引起元器件参数变化、电路板损坏、系统故障等问题。
2.ESD 的作用ESD 电路的作用是限制静电放电产生的电流，从而减小其对电子设备的影响。
通过合理的电路设计，可以实现对ESD 的有效防护。
三、ESD 基本电路1.放电电路放电电路主要用于消散静电荷，常见的放电方式有空气放电、接触放电和电场放电。
在电子设备中，通常采用金属屏蔽、接地、滤波等技术实现放电。
2.钳位电路钳位电路用于限制放电电流的大小，从而减小其对电子设备的影响。
钳位电路通常包括限压电阻、瞬态电压抑制器（TVS）等元器件。
3.保护电路保护电路是整个ESD 防护系统的核心部分，其作用是在ESD 事件发生时，及时切断电源，避免设备受到损害。
保护电路通常包括过压保护、过流保护等技术。
四、ESD 电路设计1.设计原则在进行ESD 电路设计时，应遵循以下原则：快速响应、低箝位电压、低漏电流、高可靠性等。
2.设计步骤ESD 电路设计主要包括以下步骤：确定防护等级、选择元器件、绘制电路图、仿真分析和优化等。
五、ESD 电路应用1.消费电子消费电子设备中，如手机、平板电脑等，都需要采用ESD 电路进行防护。
esd基本电路
esd基本电路摘要：一、引言二、ESD的基本概念1.ESD的定义2.ESD的作用三、ESD的基本电路1.放电电路2.钳位电路3.保护电路四、ESD电路的设计要点1.器件选型2.电路布局3.电路参数设置五、ESD电路的性能评估1.放电模式2.钳位电压3.响应时间六、ESD电路的应用领域1.消费电子2.汽车电子3.工业控制七、结论正文：一、引言随着电子技术的不断发展，静电放电（ESD）问题日益受到人们的重视。
ESD不仅会对电子设备造成损害，而且可能导致系统故障，影响产品的可靠性和稳定性。
因此，设计有效的ESD保护电路成为电子工程师的重要任务。
本文将详细介绍ESD基本电路的相关知识。
二、ESD的基本概念1.ESD的定义静电放电（Electrostatic Discharge，ESD）是指在静电场作用下，电荷从一个物体转移到另一个物体，或者在物体表面积累并释放的过程。
2.ESD的作用ESD的作用主要表现在两个方面：一是对电子设备造成损害，如击穿元器件、损坏电路板等；二是导致系统故障，影响产品的可靠性和稳定性。
三、ESD的基本电路1.放电电路放电电路是ESD保护电路的核心部分，主要作用是在ESD事件发生时，将积累的静电荷迅速释放，以减小对电子设备的损害。
2.钳位电路钳位电路的作用是在ESD事件发生时，将电压箝位在一个安全范围内，以防止电压过高对电子设备造成损害。
3.保护电路保护电路包括过压保护、过流保护等，用于在ESD事件发生时，对电路起到保护作用。
四、ESD电路的设计要点1.器件选型在设计ESD电路时，应选择具有较高抗ESD能力的元器件，如陶瓷电容、金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）等。
2.电路布局合理的电路布局可以减小ESD电路的面积，提高其抗干扰能力。
同时，应尽量使ESD电路远离敏感电路，以减小ESD对敏感电路的影响。
3.电路参数设置合适的电路参数设置可以提高ESD电路的性能。
如放电电阻的阻值应根据放电电流大小选择，钳位二极管的电压应根据输入电压范围确定。
静电防护(ESD)设计
静电防护（ESD）设计ESD(Electrostatic Discharge)是静电放电的简称。
非导电体由于摩擦，加热或与其它带静电体接触而产生静电荷，当静电荷累积到一定的电场梯度时（Gradient of Field）时，便会发生弧光(Arc), 或产生吸力（Mechanical Attraction）. 此种因非导电体静电累积而以电弧释放出能量的现象就称为ESD。
8-1影响物体带静电的因素材料因素电导体---电荷易中和，故不致于累积静电荷。
非电导体---电阻大，电荷不宜中和（Recombination）,故造成电荷累积.两接触材料（非导电体）之间的相对电介常数（Dielectric Constant）越大，越容易带静电。
Triboelectric Table当材料的表面电阻大于109 ohms/square时，较容易带静电.0 ohms/square~106 ohms/square 导体106 ohms/square~109 ohms/square 非静电材质109 ohms/square~ ∞易引起静电材质防静电材料之表面电阻值导电PE FOAM 104~106 ohms/square抗静电袋108~1012 ohms/square抗静电材质10~108 ohms-cm∙空气中的相对湿度越低，物体越容易带静电ESD的参数特性∙电容ESD的基本关系式：V=Q/CQ为物体所带的静电量，当Q固定时，带静电物体的电容越低，所释放的ESD电压越高。
通常女人的电容比男人高，一般人体的电容介于80pfd~500pfd之间.∙电压ESD所释放的电压，时造成IC组件故障的主要原因之一。
人体通常因摩擦所造成的静电放电电压介于10~15kV, 所能产生的ESD电压最高不超过35~40kV的上限。
人体所能感应的ESD电压下限为3~4kV∙能量W=1/2 *CV2典型的ESD能量约在17 milijoules, 即当C=150 pfd, V=15kV时W=1/2 * 150 *1012 * (15 * 103)2 =17 * 103 joules (焦耳)∙极性物体所带的静电有正负之分，当某极性促使该组件趋向Reverse Bias时，则该组件较易被破坏.5. RISE TIME ( tr )RISE TIME---ESD起始脉冲(PULSE)10%到90%ESD电流的尖峰值所须的时间.Duration--- ESD起始脉冲50%到落下脉冲50%之间所经过的的时间使用尖锐的工具放电，产生的ESD Rise time最短，而电流最大.ESD产生可分为五个阶段进行:1. 先期电晕放电（Corona Discharge）, 产生RF辐射波.2. 先期电场放电（Pre-discahrge E-Field）3. 电场放电崩溃（Collapse）4. 磁场放电(Discharge H-Field)5. 电流释出，并产生瞬时电压（Transient Voltage）8-2 电子装备之ESD问题1. 直接放电到电子组件由电压导致的破坏o以MOS（Metal Oxide Semiconductar）DEVICE为主o当ESD电压超过氧化层（如SiO2）的Breakdown Voltage时，即造成组件破坏.o由电场引起由电流导致的破坏o以BIPOLAR ( Schottky , TTL) DEVICE 为主o当ESD电流达到2~5A时，因焦耳效应产生的高热（I2t）, 将IC JUNCTION烧坏.o由磁场引起1. 直接放电到电子设备外壳当带静电的人体接触电子装备的金属外壳时，若该装备有接地，则ESD电流会直接流至地线，否则有可能流经电子组件再流至GROUND, 造成组件的破坏。
如何设计静电防护电路-
如何设计静电防护电路?对于大部分工程师来说，ESD是一种挑战，不仅要保护昂贵的电子元件不被ESD损毁，还要保证万一出现ESD事件后系统仍能继续运行。
这就需要对ESD冲击时发生了什么做深入的了解，才能设计出正确的ESD保护电路。
我们的手都曾有过静电放电（ESD）的体验，即使只是从地毯上走过然后触摸某些金属部件也会在瞬间释放积累起来的静电。
我们许多人都曾抱怨在实验室中使用导电毯、ESD 静电腕带和其它要求来满足工业ESD标准。
我们中也有不少人曾经因为粗心大意使用未受保护的电路而损毁昂贵的电子元件。
对某些人来说ESD是一种挑战，因为需要在处理和组装未受保护的电子元件时不能造成任何损坏。
这是一种电路设计挑战，因为需要保证系统承受住ESD的冲击，之后仍能正常工作，更好的情况是经过ESD事件后不发生用户可觉察的故障。
与人们的常识相反，设计人员完全可以让系统在经过ESD事件后不发生故障并仍能继续运行。
将这个目标谨记在心，下面让我们更好地理解ESD冲击时到底发生了什么，然后介绍如何设计正确的系统架构来应对ESD。
简单的ESD模型将一个电容充电到高电压（一般是2kV至8kV），然后通过闭合开关将电荷释放进准备承受ESD冲击的受损器件（图1）。
电荷的极性可以是正也可以是负，因此必须同时处理好正负ESD两种情况。
图1：板级ESD通常涉及机器模型（MM）和人体模型（HBM）破坏受损电路的高瞬态电压一般具有几个纳秒的上升时间和大约100纳秒的放电时间。
受损电路不同，对正负冲击的敏感性可能也有很大的不同，因此你需要同时处理好正负冲击。
人体模型（HMB）和机器模型（MM）这两种最常见模型之间的区别主要在于串联电。
什么是ESD(静电放电)及ESD保护电路的设计
什么是ESD（静电放电）及ESD保护电路的设计静电放电(ESD，electrostatic discharge )是在电子装配中电路板与元件损害的一个熟悉而低估的根源。
它影响每一个制造商，无任其大小。
虽然许多人认为他们是在ESD安全的环境中生产产品，但事实上，ESD有关的损害继续给世界的电子制造工业带来每年数十亿美元的代价。
ESD究竟是什么？静电放电(ESD)定义为，给或者从原先已经有静电(固定的)的电荷(电子不足或过剩)放电(电子流)。
电荷在两种条件下是稳定的：当它“陷入”导电性的但是电气绝缘的物体上，如，有塑料柄的金属的螺丝起子。
当它居留在绝缘表面(如塑料)，不能在上面流动时。
可是，如果带有足够高电荷的电气绝缘的导体(螺丝起子)靠近有相反电势的集成电路(IC)时，电荷“跨接”，引起静电放电(ESD)。
ESD以极高的强度很迅速地发生，通常将产生足够的热量熔化半导体芯片的内部电路，在电子显微镜下外表象向外吹出的小?弹孔，引起即时的和不可逆转的损坏。
更加严重的是，这种危害只有十分之一的情况坏到引起在最后测试的整个元件失效。
其它90%的情况，ESD损坏只引起部分的降级- 意味着损坏的元件可毫无察觉地通过最后测试，而只在发货到顾客之后出现过早的现场失效。
其结果是最损声誉的，对一个制造商纠正任何制造缺陷最付代价的地方。
可是，控制ESD的主要困难是，它是不可见的，但又能达到损坏电子元件的地步。
产生可以听见“嘀哒”一声的放电需要累积大约2000伏的相当较大的电荷，而3000伏可以感觉小的电击，5000伏可以看见火花。
例如，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS, complementary metal oxide semiconductor)或电气可编程只读内存(EPROM, electricall programmable read-only memory)这些常见元件，可分别被只有250伏和100伏的ESD电势差所破坏，而越来越多的敏感的现代元件，包括奔腾处理器，只要5伏就可毁掉。
人体静电放电(ESD)及保护电路的设计
人体静电放电(ESD)及保护电路的设计
薛同泽;沙占友;崔博
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2007(023)014
【摘要】随着集成电路及电子设备的广泛应用,人体静电放电的危害性日益引起人们的重视.首先介绍人体静电放电模型及测试方法,然后阐述几种新型集成化静电放电保护器件的原理与应用.
【总页数】3页(P303-304,309)
【作者】薛同泽;沙占友;崔博
【作者单位】050054,河北石家庄,河北科技大学信息科学与工程学院;050054,河北石家庄,河北科技大学信息科学与工程学院;063009,河北唐山,河北理工大学信息学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN03
【相关文献】
1.集成电路静电放电（ESD）—的保护及预防 [J], 张持健
2.电力电子集成电路的静电放电（ESD）保护 [J], 高保嘉;贾淑文
3.消费类电子产品电路必须有ESD保护,以防护由消费者人体接触产生的静电威胁[J], Tim Micun
4.人体静电放电（ESD）及保护电路的设计 [J], 薛同泽;沙占友;崔博
5.RESD-1人体静电放电模型系统设计与研究 [J], 刘春凤;刘金城;李志鹏;刘冀川
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esd基本电路
esd基本电路（最新版）目录1.ESD 基本电路的概念2.ESD 基本电路的组成部分3.ESD 基本电路的工作原理4.ESD 基本电路的应用领域5.ESD 基本电路的发展前景正文1.ESD 基本电路的概念ESD 基本电路，即静电放电（Electrostatic Discharge）基本电路，是一种用于保护电子设备免受静电放电损害的电路。
在现代电子技术和电子产品中，ESD 基本电路已经成为了必不可少的一部分，因为它可以有效地防止静电放电对电子元器件造成的损坏。
2.ESD 基本电路的组成部分ESD 基本电路主要由以下几个部分组成：（1）ESD 保护二极管：ESD 保护二极管是一种特殊的二极管，具有快速响应和低漏电特性，可以在很短的时间内将静电放电的能量导入地线，保护电路免受损害。
（2）ESD 保护电容：ESD 保护电容具有较高的耐压值和较低的漏电电流，可以在静电放电过程中承受高电压，并将放电电流导入地线。
（3）ESD 保护电阻：ESD 保护电阻具有较低的电阻值，用于限制放电电流，保护电路免受损害。
（4）地线：地线是 ESD 基本电路中的重要组成部分，它将静电放电的能量导入地面，保护电路免受损害。
3.ESD 基本电路的工作原理当电子设备受到静电放电的影响时，ESD 基本电路会迅速启动，将放电电流导入地线。
具体工作原理如下：（1）当设备表面积累静电荷时，ESD 保护二极管和 ESD 保护电容开始工作，形成一个放电通道，将静电荷导入地线。
（2）ESD 保护电阻限制放电电流，避免电路过载。
（3）在静电放电过程中，ESD 保护二极管和 ESD 保护电容协同工作，将放电能量分散到地线，保护电路免受损害。
4.ESD 基本电路的应用领域ESD 基本电路广泛应用于以下领域：（1）消费电子产品：如手机、电脑、电视等，用于保护电子元器件免受静电放电损害。
（2）工业控制设备：如 PLC、PAC 等，用于保护控制系统免受静电放电干扰。
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什么是ESD（静电放电）及ESD保护电路的设计
学习资料2008-12-09 08:27:57 阅读592 评论1 字号：大中小订阅
来源：电子系统设计
静电放电(E SD，electrostatic discharge )是在电子装配中电路板与元件损害的一个熟悉而低估的根源。
它影响每一个制造商，无任其大小。
虽然许多人认为他们是在E SD安全的环境中生产产品，但事实上，E SD有关的损害继续给世界的电子制造工业带来每年数十亿美元的代价。
E SD究竟是什么？静电放电(E SD)定义为，给或者从原先已经有静电(固定的)的电荷(电子不足或过剩)放电(电子流)。
电荷在两种条件下是稳定的：
当它“陷入”导电性的但是电气绝缘的物体上，如，有塑料柄的金属的螺丝起子。
当它居留在绝缘表面(如塑料)，不能在上面流动时。
可是，如果带有足够高电荷的电气绝缘的导体(螺丝起子)靠近有相反电势的集成电路(IC)时，电荷“跨接”，引起静电放电(E SD)。
E SD以极高的强度很迅速地发生，通常将产生足够的热量熔化半导体芯片的内部电路，在电子显微镜下外表象向外吹出的小子弹孔，引起即时的和不可逆转的损坏。
更加严重的是，这种危害只有十分之一的情况坏到引起在最后测试的整个元件失效。
其它90%的情况，E SD 损坏只引起部分的降级- 意味着损坏的元件可毫无察觉地通过最后测试，而只在发货到顾客之后出现过早的现场失效。
其结果是最损声誉的，对一个制造商纠正任何制造缺陷最付代价的地方。
可是，控制E SD的主要困难是，它是不可见的，但又能达到损坏电子元件的地步。
产生可以听见“嘀哒”一声的放电需要累积大约2000伏的相当较大的电荷，而3000伏可以感觉小的电击，5000伏可以看见火花。
例如，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS, complementary metal oxide semiconductor)或电气可编程只读内存(E PROM, electricall programmable read-only memory)这些常见元件，可分别被只有250伏和100伏的E SD电势差所破坏，而越来越多的敏感的现代元件，包括奔腾处理器，只要5伏就可毁掉。
该问题被每天的引起损害的活动复合在一起。
例如，从乙烯基的工厂地板走过，在地板表面和鞋子之间产生摩擦。
其结果是纯电荷的物体，累积达到3~2000伏的电荷，取决于局部空气的相当湿度。
甚至工人在台上的自然移动所形成的摩擦都可产生400~6000伏。
如果在拆开或包装泡沫盒或泡泡袋中的PCB期间，工人已经处理绝缘体，那么在工人身体表面累积的净电荷可达到大约26000伏。
因此，作为主要的E SD危害来源，所有进入静电保护区域(E P A, electrostatic protected area)的工作人员必须接地，以防止任何电荷累积，并且所有表面应该接地，以维持所有东西都在相同的电势，防止E SD发生。
用来防止E SD的主要产品是碗带(wri s tband)，有卷毛灯芯绒和耗散性表面或垫料- 两者都必须正确接地。
另外的辅助物诸如耗散性鞋类或踵带和合适的衣服，都是设计用来防止人员在静电保护区域(EP A)移动时累积和保持净电荷。
在装配期间和之后，P CB也应该防止来自内部和外表运输中的E SD。
有许多电路板包装产品可用于这方面，包括屏蔽袋、装运箱和可移动推车。
虽然以上设备的正确使用将防止90%的E SD有关的问题，但是为了达到最后10%，需要另一种保护：离子化。
中和那些可产生静电电荷的装配设备和表面的最有效方法是使用离子发生器(ionizer) - 一种设备吹出离子化空气流在工作区域，来中和累积在绝缘材料上的任何电荷。
一个常见的谬论是认为因为在工作站带上了碗带，该区域的绝缘体，如聚苯乙烯杯或纸板盒，所带的电荷将安全地消散。
按定义，绝缘体不会导电，除了通过离子化不可能放电。
如果一个带电荷的绝缘体保留在EP A，它将辐射一个静电场，引发净电荷到任何附近的物体上，因此增加对产品的E SD损坏的危险性。
虽然许多制造商企图从其E P A禁止绝缘材料，但这个方法是很难实施的。
绝缘材料是日常生活中太多的一部分- 从操作员坐落舒适的泡沫垫，到塑料盖中的一些东西。
由于离子发生器的使用，制造商可以接受一些绝缘材料在其EP A中出现的事实。
因为离子发生系统连续地中和可能发生在绝缘体上面的任何电荷累积，所以对于任何的E SD计划，它们都是合理的投资。
标准电子装配中的离子发生设备有两种基本的形式：
桌面型(单个风扇)
过顶型设备(在单个过顶的单元内，有一系列的风扇)
也有室内离子发生器，但现在主要用于清洁房的环境。
选择决定于需要保护区域的大小。
桌面型离子发生器将覆盖单一等工作表面，而过顶式离子发生器将覆盖两或三个。
另一个优点是离子发生器也可防止灰尘静电附着于产品，可能使外观降级。
可是，如果没有对E SD设备有效性的正常测试和监测，那么没有一个保护计划是完善的。
一流的E SD控制和离子化专家报告了使用失效的(因此是无用的)E SD设备而不知其失效的制造商的例子。
为了防止这种情况，除了标准的E SD设备，E SD供应商还提供各种恒定监测器，如果一项表现超出规定即自动报警。
监测器可用作一个独立单元或在网络中连接在一起。
也有自动数据采集的网络软件，实时显示有关操作员和工作站的系统表现。
监测器可通过消除许多日常任务来简化E SD计划，如保证碗带每天适当测量，离子发生器的平衡与正确维护，工作台接地点没有损坏。
结论
防止E SD的第一步是正确评价如果忽视，怎样小的细节可能造成不可修复的损坏。
一个有效的计划要求不仅使用有效的E SD保护设备，而且严密的运作程序来保证所有工厂地面人员的行为是E SD安全的。
虽然许多制造商使用自动碗带测试仪，但常常可以看到操作员因为碗带太松而或者通过测试或者失效。
许多操作员企图通过用另一只手简单抓着测试仪靠近其手腕来通过测试。
E SD保护电路的设计
静电放电（E SD）会给电子产品带来致命的危害，它不仅降低了产品的可靠性，增加了维修成本，而且不符合欧洲共同体规定的工业标准E N61000-4-2，产品就不能够在欧洲销售。
所以电子设备制造商通常会在电路设计的初期就考虑E SD保护。
本文将讨论E SD保护电路的几种方法
ESD 保护电路的设计
硬件知识2009-09-22 23:23:11 阅读60 评论0 字号：大中小订阅
E SD 静电放电给你的电子产品带来致命的危害不仅降低了产品的可靠性增加了
维修成本而且不符合欧洲共同体规定的工业标准E N61000-4-2 就会影响产品在欧洲的销
售所以电子设备制造商通常会在电路设计的初期就考虑E SD 保护电路本文将讨论E SD
保护电路的几种方法
1 E SD的产生及危害
当两个物体碰撞或分离时就会产生静电放电E SD 即静态电荷从一个物体移动到另一
个物体两个具有不同电势的物体之间产生静态电荷的移动类似于一次很小的闪电过程放
电量的大小和放电持续时间取决于物体的类型和周围的环境等多种因素当E SD 具有足够高的能量时将造成半导体器件的损坏静电放电E SD 可能随时发生例如插拔电缆或人
体接触器件的I/O 端口或者是一个带电的物体接触半导体器件半导体器件触地以及静
电场和电磁干扰产生足够高的电压引起静电放电E SD
E SD 基本上可以分为三种类型一是各种机器引起的E SD 二是家具移动或设备移动引
起的E SD 三是人体接触或设备移动引起的E SD 所有这三种E SD 对于半导体器件的生产和电子产品的生产都非常重要电子产品的使用过程最容易受到第三种E SD 的损坏便携式电子产品尤其容易受到人体接触E SD 的损坏
E SD 一般情况下会损坏与之相连的接口器件另一种情况是遭受E SD 冲击后的器件可能
不会立即损坏而是性能下降导致产品过早出现故障
当集成电路IC 经受E SD 时放电回路的电阻通常都很小无法限制放电电流例如
将带静电的电缆插到电路接口上时放电回路的电阻几乎为零造成可高达几十安培的瞬间
放电尖峰电流流入相应的IC管脚瞬间大电流会严重损伤IC 局部发热的热量甚至会融
化硅片管芯E SD 对IC 的损伤一般还包括内部金属连接被烧断钝化层被破坏晶体管单
元被烧坏
E SD 还会引起IC 的死锁LATCHUP 这种效应和CMOS 器件内部的类似可控硅的结构单
元被激活有关高电压可激活这些结构形成大电流通道一般是从VCC 到地串行接口器
件的锁死电流可高达1 安培锁死电流会一直保持直到器件被断电不过到那时IC 通
常早已因过热而烧毁了。