静电放电的电流路径和电位讨论

静电放电的电流路径和电位讨论

一切物体都是由带有负电荷的电子和带有正电荷的质子和中性的中子构成。然而，两个物体接触或剥离时，一个物体的电子跳出，正极性变多，呈现正极性。另一个物体电子附着增加，负电荷增多，呈现负极性。当两物体接触时，电荷会迁移到相对地吸附力强的一方，产生电子的移动。期间就会产生电场的变化。当电荷变化达到一定的大小的时候，击穿期间介质而产生放电的现象就是“静电放电”，简称为ESD 。

我们平常测试的静电放电模型人体模型，其放电电路原理图如图 1所示。

图 1 静电放电人体模型电路图

实际的放电枪和产品测试布置图如图 2所示。

图 2 ESD 测试布置图

测试当中，我们经常会碰到将电荷直接注入到产品的工作地和电源当中，导致被测产品工作不正常，出现复位、死机等情况。这很大一部分原因可能是地电位发生了变化，由于模拟或者数字信号电平的高低的参考标准就是系统的工作地。如果系统的工作地的电位发生了变化势必导致信号的电平发生变化，如模拟信号被拉低或者抬高，数字电平发生翻转，所以导致了系统的异常。因此研究ESD 测试时系统工作地的地电位高低的变化将引导我们进行ESD 问题的分析和整改。

ESD 测试时，测试电压的等级有正负极性之分。当分别用正负电压分别直接施加在系统的电源和地上，其电流流向和地电位的变化是什么样的情况呢？我们分别讨论此四种情尖锥放电头

静电放电枪

被测产品

况。

情况一：静电放电的正电压施加在正电源上

当静电放电为正电压时，直接对电源线进行放电（放电电压>>电源电压），此时静电枪显现的是正极性。当接触到电源线时，静电枪对电子的吸附力大于电源线，此时电子从电源线流到静电枪，电流的流动方向与电子的方向相反即其从枪头流向电源线。由于电源线失去了电子，其正极性会增强。会导致电源线电位增高。其流程图如图3所示。

图 3 情况一框图

情况二：静电放电的负电压施加在正电源上

当静电放电为负电压时，直接对电源线进行放电（放电电压<<电源电压），此时静电枪显现的是负极性，带有大量的电子。由于电源线的吸附力大于静电枪，此时电子从静电枪流向电源线，电流从电源线流向静电枪。电源线得到电子，其负极性会增强，导致电源线电位降低。其流程图如图4所示。

图 4 情况二框图

情况三：静电放电的正电压施加在工作地上

当静电放电为正电压时，直接对工作地进行放电。此时静电枪显现的是正极性。当接触工作地进行放电时，静电枪的吸附力大于工作地，电子从工作地流向静电枪，电流从静电枪流向工作地。工作地失去电子，正极性增强。从而抬高了地电平。其流程图如图5所示。

图 5 情况三框图

情况四：静电放电的负电压施加在工作地上

当静电放电为负电压时，直接对工作地进行放电。此时静电枪显现的是负极性，当接触

工作地进行放电时，工作地的吸附力大于静电枪，电子从静电枪流向工作地，电流从工作地流向静电枪。工作地得到电子，其负极性增强。从而降低了地电平。其流程图如图

图 6 情况4框图