ESD防护与电路设计经验
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。
ESD防护与电路设计经验
ESD防护与电路设计经验随着现代电子设备技术的不断发展，集成电路（IC）的功能越来越强大，体积也越来越小。
然而，这也使得IC在生产、运输、安装和使用过程中更加容易受到静电放电（ESD）的损害。
因此，ESD防护对于确保电路的可靠性和长期稳定性至关重要。
1.接地设计良好的接地设计是有效的ESD防护的关键。
地线应尽可能短，并且具备足够的导电能力以最大限度地降低静电能量。
使用专用的地线层和地线连接技术（例如用于PCB设计的平面接地或虚地技术）有助于提供良好的接地路径和屏蔽。
2.设计适当的电路布局电路布局应尽可能简洁、紧凑，并避免电子电路之间的物理干扰。
使用屏蔽罩或地线平面来隔离敏感电路部分可以降低ESD的影响。
还应将敏感电路放置在主要ESD源附近，以便更早地抑制ESD。
3.静电保护设备静电放电发生时，使用可靠的静电保护设备来吸收和分散ESD能量非常重要。
常见的静电保护设备包括TVS（Transient Voltage Suppressor）二极管和ESD二极管。
这些器件能够将ESD能量引导到接地线上，从而保护IC免受损害。
4.ESD标准5.电路电源设计电源电路应根据所需的电流和电压范围来设计，以确保正常工作，同时具备足够的能力来处理ESD事件。
电源线路应专门设计以抑制和吸收电源线上的ESD能量，并加入适当的滤波器和保护元件。
6.人员培训和防护工作人员应了解ESD的危害和防护方法，遵循正确的ESD操作规程。
通过静电寿命测试和高低电压气体放电设备来对人员防护进行验证。
总结起来，ESD防护是电路设计中至关重要的一环。
通过优化接地设计，合理布局电路，使用适当的静电保护设备，遵循相关的国际标准，设计合适的电路电源和进行有效的人员培训和防护，可以极大地提高电路的可靠性和稳定性。
为了确保电子设备的质量和性能，设计人员应在设计过程中充分考虑ESD防护措施的重要性，并根据具体的应用需求选择和实施相应的防护措施。
2024版如何防护ESD一些ESD的常识及防护方法介绍
人体静电放电现象
01
人体是最常见的静电放电源之一，人体在日常活动中会积累静电 电荷。
02
当人体与电子设备接触时，积累的静电电荷会通过设备放电， 对设备造成危害。
03
人体静电放电的电压可高达数千伏甚至上万伏，足以对电子 设备造成损坏。因此，在电子设备的生产、运输和使用过程 中，需要采取一系列防护措施来避免ESD的危害。
控制环境湿度
保持工作区域适宜的湿度，以减少静电的产生和积累。
使用防静电材料
选择使用防静电包装材料、工作台面、工具等，以降低静电的产生和 积累。
定期清洁和维护
定期清洁工作区域和设备，去除灰尘和杂质，以减少静电的产生和积 累。同时，对防静电设施进行定期维护和检测，确保其有效性。
人员培训
加强员工防静电知识的培训，提高其对静电危害的认识和防护意识。
03
工作区域ESD防护策略
操作台、工作台和地板材料选择
01
02
03
操作台和工作台
地板材料
注意事项
应选择防静电系统工作台，台面 采用防静电防火板或防静电台垫， 具有良好的接地线。
建议使用防静电地板或防静电地 垫，普通地面也可选用防静电漆 进行处理。
所有材料应具有防静电、防火、 耐磨等特性，并符合相关标准和 规范。
静电泄放通路
在电子设备和工具上设计合理的静电泄放通路，以便将静 电电荷安全地导入大地。
静电泄放器件
使用专门的静电泄放器件，如瞬态电压抑制器（TVS）、静 电放电管（ESD）等，以保护电路免受静电放电的损害。
静电屏蔽
对敏感电子元件和电路进行静电屏蔽，以减少静电放电对 其的影响。
抑制静电产生和积累方法
其他专用设备
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
ESD 人体模型等效电路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防护设计
ESD防护设计PCB布线是ESD防护的一个关键要素，合理的PCB设计可以减少故障检查及返工所带来的不必要成本。
在PCB设计中，由于采用了瞬态电压抑止器(TVS)二极管来抑止因ESD放电产生的直接电荷注入，因此PCB设计中更重要的是克服放电电流产生的电磁干扰(EMI)电磁场效应。
本文将提供可以优化ESD防护的PCB设计准则。
电路环路电流通过感应进入到电路环路，这些环路是封闭的，并具有变化的磁通量。
电流的幅度与环的面积成正比。
较大的环路包含有较多的磁通量，因而在电路中感应出较强的电流。
因此，必须减少环路面积。
最常见的环路如图1所示，由电源和地线所形成。
在可能的条件下，可以采用具有电源及接地层的多层PCB设计。
多层电路板不仅将电源和接地间的回路面积减到最小，而且也减小了ESD脉冲产生的高频EMI电磁场。
如果不能采用多层电路板，那么用于电源线和接地的线必须连接成如图2所示的网格状。
网格连接可以起到电源和接地层的作用，用过孔连接各层的印制线，在每个方向上过孔连接间隔应该在6厘米内。
另外，在布线时，将电源和接地印制线尽可能靠近也可以降低环路面积，如图3所示。
减少环路面积及感应电流的另一个方法是减小互连器件间的平行通路，见图4。
当必须采用长于30厘米的信号连接线时，可以采用保护线，如图5所示。
一个更好的办法是在信号线附近放置地层。
信号线应该距保护线或接地线层13毫米以内。
如图6所示，将每个敏感元件的长信号线(>30厘米)或电源线与其接地线进行交叉布置。
交叉的连线必须从上到下或从左到右的规则间隔布置。
电路连线长度长的信号线也可成为接收ESD脉冲能量的天线，尽量使用较短信号线可以降低信号线作为接收ESD电磁场天线的效率。
尽量将互连的器件放在相邻位置，以减少互连的印制线长度。
地电荷注入ESD对地线层的直接放电可能损坏敏感电路。
在使用TVS二极管的同时还要使用一个或多个高频旁路电容器，这些电容器放置在易损元件的电源和地之间。
PCB板“ESD保护电路设计”
PCB板“ESD保护电路设计”来自人体、环境甚至电子设备内部的静电对于精密的半导体芯片会造成各种损伤,例如穿透元器件内部薄的绝缘层;损毁MOSFET和CMOS元器件的栅极;CMOS器件中的触发器锁死;短路反偏的PN结;短路正向偏置的PN结;熔化有源器件内部的焊接线或铝线。
为了消除静电释放(ESD)对电子设备的干扰和破坏,需要采取多种技术手段进行防范。
在PCB板的设计当中,可以通过分层、恰当的布局布线和安装实现PCB的抗ESD设计。
在设计过程中,通过预测可以将绝大多数设计修改仅限于增减元器件。
通过调整PCB布局布线,能够很好地防范ESD。
以下是一些常见的防范措施。
几种典型的通用ESD保护电路分享个人的ESD保护9大措施最近在做电子产品的ESD测试，从不同的产品的测试结果发现，这个ESD是一项很重要的测试：如果电路板设计的不好，当引入静电后，会引起产品的死机甚至是元器件的损坏。
以前只注意到ESD会损坏元器件，没有想到，对于电子产品也要引起足够的重视。
ESD，也就是我们常说的静电释放(Electro-Static discharge)。
从学习过的知识中可以知道，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。
对于电子产品来说，如果ESD设计没有设计好，常常造成电子电器产品运行不稳定，甚至损坏。
在做ESD放电测试时通常采用两种方法：接触放电和空气放电。
接触放电就是直接对待测设备进行放电;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。
这两种测试的测试电压一般为2KV-8KV，同地区要求不一样，因此在设计之前，先要弄清楚产品针对的市场。
以上两种情况是针对人体在接触到电子产品时，因人体带电或其他原因引起电子产品不能工作而进行的基本测试。
全球各地的湿度情况不一样，但是同时在一个地区，若空气湿度不一样，产生的静电也不相同。
esd结构防护设计
ESD结构防护设计的主要目标是确保电子系统的功能可靠性，避免ESD（静电放电）对系统产生干扰或损坏。
以下是一些常见的ESD防护设计方法：
1. 隔离和接地：将ESD敏感器件隔离并接地可以有效地防止ESD 对系统的影响。
这可以通过在电路板上的敏感区域设置ESD防护器件，如TVS二极管、齐纳二极管等来实现。
2. 滤波器：在电源和信号线路上设置滤波器可以有效地减少ESD 产生的噪声干扰。
这可以通过使用LC滤波器、RC滤波器或者铁氧体磁珠等来实现。
3. 屏蔽：使用金属屏蔽材料将ESD敏感器件或电路板包裹起来，可以有效地防止ESD电磁场对系统的影响。
这可以通过在PCB上设置金属罩或者使用金属盒等方式来实现。
4. 限流：在ESD防护器件上设置限流电阻可以有效地限制ESD 电流的幅度，从而保护敏感器件或电路。
这可以通过在TVS二极管或齐纳二极管上串联限流电阻来实现。
5. 保护电路：在电路中添加保护电路可以防止ESD对电路的影响。
这可以通过在电路中添加电压钳位器件、过压保护器件等来实现。
6. 人体放电：在人体放电模型（HBM）下，通过设置放电电阻、电容等元件，可以有效地将人体静电放电引入到地线中，从而避免对系统的影响。
以上是一些常见的ESD防护设计方法，但具体的防护方案需要根据具体的系统和应用场景来确定。
电子通讯产品的ESD防护设计及方法浅析
（ ２ ）接 地泄 放 法 。该 方 法 具 体是 指 在 Ｅ Ｓ Ｄ 电流 流 经的位 置 处提供 一条 泄放 通路 ， 避免 电流对器件造成危害 。通常情况下金属外 壳上的静电干扰会经 由信号芯线侵入到 内部 电 路当中，而采取接地泄放 后，可 以使静 电荷在 极短 的时间内快速 泄放至 静电容量较大的载体 当中，这样便 能够对这部 分静电干扰起 到有效 的抑制作用 。 ２ ． ３机 身防护设计 相 关试验 结 果显示 ， 电子 通讯 产 品的抗
【 关键词】 。电子通讯 设计
２ 电子通讯产 品的Ｅ ｓ Ｄ 防护设计方法
为 了有效 防止 Ｅ Ｓ Ｄ对 电子通 讯产 品带来
静 电干扰性能主要与产品 的搭接情况有关 ，具 １ Ｅ Ｓ Ｄ 的特点 、类型及其对电子通 讯产 品 的危害，可从以下几个方面着手采取安全防护 体而言，产品机身的导 电性能越好、搭接越好 ，
的危 害分析
１ ． １ Ｅ Ｓ Ｄ 的特 点
设计措施：
２ ． １印制 电路板 防护设 计
静电的泄放速度就越快， 由此产生的干扰也就 越小。鉴于此，可采取如下方法对机身进行防 护 设计 ：
（ １ ） 在 设 计 时 ，应 当 使 机 身 与 内部 的 电 Ｐ Ｃ Ｂ 是 印 制 电 路 板 的 简 称 ，它 是 电 子 通 所谓的Ｅ Ｓ Ｄ是 静 电放 电的简称 ，具体是 路保持 一定的距 离，也就是 要将机 身与内部电 讯 产 品 中重 要 的组 成部 分之 一，很 容 易受到 指带有不 同静电电位的物体在互相靠近时或是 Ｓ Ｄ的影 响， 所 以需要对其进行安全防护设计 ， 路有效 隔离开 。 直接接触时 引起 的电荷 转移现象。对于 电子设 Ｅ （ ２ ）可在 机身 的暴 露面上均 匀涂复绝缘 备 而 言 ，Ｅ Ｓ Ｄ 是 一 种 不 可 避 免 的 现 象 ，其 最 具体方法如下 ： （ １ ）尽量缩 短 Ｐ Ｃ Ｂ上 的引线长度，特别 漆 ，需要注意的是，不可涂在搭接位置处。 为显著的特点是 电位高 、电场 强、瞬时 电流大 ， （ ３ ）工作 、保护 以及机 身接地 均应当单 对于诸如复位信 号线等敏感信 号线， 以及时钟 同时，Ｅ Ｓ Ｄ还会 产生出十分强烈的 电磁辐射 ， 信 号线等 Ｅ ＭＩ 源信 号线 的 引线而 言，必须 尽 独 引线 ，并将之与接地桩进行 可靠连接 ，射频 进 而形成 Ｅ ＭＰ（ 电磁 脉 冲 ） 。 组件 的机身则可直接作为工作接地使用。 可能缩短 。 １ ． ２ Ｅ Ｓ Ｄ 的 分 类 （ ２ ） 由于 Ｐ ＣＢ上 的 回路 对 瞬态 Ｅ Ｓ Ｄ 电 ３结论 流产生的磁场非常敏感 ，所 以必须尽可能缩 小 大体上 可将 Ｅ Ｓ Ｄ分 为 以下几种 类型 ：电 Ｐ Ｃ Ｂ上所 有 的 回路 面积 ，既包 括 电源 与地 之 总而言之，在信 息时代 的背景 下，电子通 晕放 电、火 花放 电 以及 刷形放电、 间的回路 ，也包括信号与地之间的 回路 。 讯产品的应用领域越来越广泛 ，产品 的性能是 （ １ ） 电晕放 电。 这是一种小 电流 、 高 电位 、 （ ３ ）安装在 Ｐ Ｃ Ｂ上具有金属外 壳的元 器 否可靠是使用者最为关心的 问题之一 。由于静 空 气 被 局 部 电离 的放 电过 程 。 件 一定要进行可靠接地 ，如拔码开关 、复位 按 电放电是一个 不可避 免的现象，为了确保 电子 （ ２ ）火 花放 电。其属 于一种瞬 时变化 的 钮 、晶振等。 通 讯产 品 的稳 定 、 可 靠 运 行 ， 就 必 须 在产 品 设 过程 ，当放 电现 象出现时，两个放 电物体之 间 （ ４ ）在安全 条件下 ，将 双层板 的 电源线 计 的过程 中采 取行之有 效 的方 法减轻 Ｅ Ｓ Ｄ 的 的空气会被击 穿，从而形成一条火花通道 ，此 尽 可 能靠 近地 线，在 两排 引脚 之 间平等 布置 影 响。在未来一段时期 ，应 当重点加 大对 电子 时静 电能量会在瞬时集 中释放 。 ＋ ５ Ｖ走线和地线走线。此外，可 以用地平面填 通 讯产 品 Ｅ Ｓ Ｄ防护设 计 的研 究力度 ，除 了要 （ ３ ）刷 形放 电。这 种放 电现象一般 多发 满Ｐ Ｃ Ｂ上未使用 的部分。 对产 品的整体结构进行优化之 外，还 要对产 品 生在导体与绝缘体之 间，放 电通 道会呈现出分 （ ５ ）做好静 电屏蔽措施 ，对高频 电路 、 内部的主 要器件 进行 Ｅ Ｓ Ｄ 防护设计 ，只有这 散的树权形状。 干扰源 、静 电敏感 电路采 取局部屏蔽或整板屏 样 ，才 能对 Ｅ Ｓ Ｄ 起到有 效的抑 制，也 才能使 １ ． ３ Ｅ Ｓ Ｄ 对 电子通讯产品的危害分析 蔽 的做法 。在进行 静电屏 蔽时，要确保接地 良 产 品的性能获得显著提升。 好 ，并用屏蔽效能 Ｓ Ｅ对屏 蔽效 果进行度 量。 静 电属于 一种 有 害的 电能 ，虽然 它本 身 （ ６ ）静电放电的过程中会形成干扰脉冲， 参考文献 的电流 较小并不会对人体造成危 害，但 是，对 这个脉冲通常为正 弦波 ，其 中含有非 常丰富的 ［ １ 】赵 近 ． Ｃ Ｍ Ｏ Ｓ电路 芯 片 Ｅ Ｓ Ｄ保 护 电路 设 计 技 于一些 电子通讯类产品而言 ，静 电的危 害却是 高频分量 。为 了有效防止干扰脉冲对 印制电路 术 的发展 ［ Ｊ 】 ． 电子产 品可 靠性 与环境 试 相 当之 大 。Ｅ Ｓ Ｄ对 电子 通 讯产 品 的危害 大体 板 的影响，可将滤波器安装在 电源进线和信 号 验 ， ２ ０ １ ０（ １ ０ ） ． 上可 归纳为 有以下几个方面 ：其一 ，会 导致器 进 线的位 置处，并用高频 电容器对 电源进行去 ［ ２ 】薛 同泽 ，沙 占友 ， 崔博 ． 人 体 静 电放 电 件失效 。如 果带电的物体经 由器件形成一个放 耦。 （ Ｅ Ｓ Ｄ ）及保护 电路的设计 … ．微计算机信 电通路或是 带电器 件本身便存在放 电通路时 ， 息 ， ２ ０ １ １ （ １ ２ ） ． ． ２金属部件 防护设计 便会产生 出静 电放 电现象， 由此会导致器件失 ２
复位电路esd防护设计
复位电路esd防护设计
复位电路是电子设备中非常重要的一部分，它用于在设备出现故障或异常情况时将设备恢复到正常工作状态。
ESD（静电放电）防护设计则是为了防止静电放电对电子设备造成损坏。
在设计复位电路的时候，需要考虑如何保护电路免受ESD的影响。
首先，针对ESD防护，可以采取以下措施：
1. 使用ESD保护器件，选择适当的ESD保护器件，如TVS二极管、ESD二极管等，来限制静电放电对电路的影响。
2. 地线设计，合理设计地线，确保设备的外壳和地线之间有良好的连接，以便将静电放电迅速引导至地。
对于复位电路的设计，建议考虑以下几点：
1. 稳定性，确保复位电路能够稳定可靠地工作，不会因为外界干扰或噪声而误触发。
2. 延迟，在设计复位电路时，需要考虑延迟的问题，确保在需
要复位时能够有足够的延迟时间来完成相应的操作，避免误操作或者频繁复位。
3. 电源管理，复位电路通常与电源管理相关，需要考虑电源的稳定性和可靠性，以确保复位电路能够正常工作。
在实际设计中，可以采用多种技术来实现ESD防护和复位电路设计，比如使用滤波器、保护二极管、电容器等 passives 元件，以及专门的复位集成电路（IC）来实现复位功能。
此外，还需要通过模拟和数字仿真来验证设计的可靠性和稳定性。
总之，复位电路的ESD防护设计需要综合考虑电路稳定性、延迟、电源管理等多个因素，以确保设备在面对静电放电时能够正常工作并且不受损坏。
集成电路的ESD防护技术分析
集成电路的ESD防护技术分析集成电路是现代电子技术的核心之一，它广泛应用于计算机、通讯、嵌入式系统等各个领域。
但是，在电路设计和使用过程中，静电放电（ESD）问题一直是个头痛的难题。
ESD会对集成电路造成不可恢复的损坏或缺陷，严重影响电路的可靠性和寿命。
因此，如何对集成电路进行ESD防护技术实现是一个很重要的问题。
ESD的来源很广泛，主要有三种：(1)人体静电；(2)设备间的静电；(3)环境中的静电。
因此，在集成电路设计中，需要考虑如何避免这些ESD的来源，同时加强防护策略。
现在，有很多的技术手段来解决这个问题，主要包括以下几种：1.背部引线设计：通过机械连接背部引线（SolderBall），将ESD引导至地面，以达到防护的目的。
这种设计简单、容易实现，但是会增加颗粒物，影响封装的可靠性。
2.内置防护电路设计：在集成电路内部，设计一定的电路来吸收和放电ESD，避免对引脚的损害。
这种设计简单、成本低，但是无法完全消除ESD影响。
3.局部工艺优化设计：通过局部的工艺优化措施，如在特定的地方采用金属层的补偿等方法，降低这些地方的ESD破坏风险。
这种设计可以较大程度上降低ESD损伤的风险，但需要根据具体情况进行工艺调整。
4.外置防护电路设计：在集成电路外部设计一定的防护电路，以吸收和放电ESD。
这种设计可以较好地保护集成电路，但是其成本较高，且需要考虑与已有设计的兼容性。
总之，ESD防护技术的应用非常广泛，需要根据具体情况来选择最合适的方案。
通过综合应用上述防护措施，可以有效消除或降低ESD的危害，从而提高集成电路的可靠性和稳定性。
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。
电路级静电防护设计技巧与ESD防护方法
电路级静电防护设计技巧与ESD防护方法静电放电（ESD）理论研究的已经相当成熟，为了模拟分析静电事件，前人设计了很多静电放电模型。
常见的静电模型有：人体模型（HBM），带电器件模型，场感应模型，场增强模型，机器模型和电容耦合模型等。
芯片级一般用HBM做测试，而电子产品则用IEC 6 1000-4-2的放电模型做测试。
为对ESD 的测试进行统一规范，在工业标准方面，欧共体的IEC 61000-4-2 已建立起严格的瞬变冲击抑制标准；电子产品必须符合这一标准之后方能销往欧共体的各个成员国。
因此，大多数生产厂家都把IEC 61000-4-2看作是ESD 测试的事实标准。
我国的国家标准（GB/T 17626.2-1998）等同于I EC 6 1000-4-2。
大多是实验室用的静电发生器就是按IEC 6 1000-4-2的标准，分为接触放电和空气放电。
静电发生器的模型如图1。
放电头按接触放电和空气放电分尖头和圆头两种。
IEC 61000-4-2的静电放电的波形如图2，可以看到静电放电主要电流是一个上升沿在1nS 左右的一个上升沿，要消除这个上升沿要求ESD保护器件响应时间要小于这个时间。
静电放电的能量主要集中在几十MHz到500MHz，很多时候我们能从频谱上考虑，如滤波器滤除相应频带的能量来实现静电防护。
其放电频谱如下，这个图是我自己画的，只能定性的看，不能定量。
IEC 61000-4-2规定了几个试验等级，目前手机CTA测试执行得是3级，即接触放电6KV，空气放电8KV。
很多手机厂家内部执行更高的静电防护等级。
当集成电路（IC ）经受静电放电（ESD）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，造成高达数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。
开关电源设计和生产过程中ESD静电的防护及解绝办法
开关电源设计和生产过程中ESD静电的防护及解决办法开关电源适配器设计时，其实也是可以做有关静电的防护措施的。
比如在IC的VCC脚加104电容，在MOS的G极和地之间加100K的电阻.而更重要的，是在生产过程中工艺的控制，下面，我们就来对静电及其防护做进一步的了解.静电的来源如人体、塑胶制品、有关的测试仪器设备以及电子元件的本身。
1.人体静电：人体是最重要的静电源，这主要有三个方面的原因，其一，人体接触面广，活动范围大，很容易与带有静电荷的物体接触或者摩擦而带电，同时也有许多机会将人体所带的电荷转移到元件上或者通过器件放电；其二，人体与大地之间的电容值低，约是50~250PF,典型值为150PF,故少量的人体静电荷即可导致很高的静电；其三，人体的电阻较低，相当于良好的导体，故人体处于静电场中也容易感应起电，而且人体某一部分带电即可造成全身带电。
2.测量仪器和设备的静电：仪器和设备也会由于摩擦或者静电感应而带上静电。
如传输带在传动过程中，由于与转轴的接触和分离产生静电，或者是接地不良的仪器金属外壳在电场中感应产生静电等。
仪器设备带电后，与元器件接触也会产生静电放电，从而造成静电损伤。
3.器件本身的静电：电子元件的外壳（主要指陶瓷、玻璃和塑胶封装管壳）与绝缘材料相互摩擦，也会产生静电。
器件外壳产生静电后，会通过某一个接地的引脚或外接引线释放静电，也会对器件造成静电损伤。
4.其他静电的来源：在电子器件的制造、安装、运输传递、试验、存储等过程中，会遇到各种各样的由绝缘材料制成的物品，如工作台、工作服、包装容器等。
这些物品相互摩擦或与人体摩擦都会产生很高的静电。
在开关电源适配器的生产过程中，电子元器件都有可能遭受到静电损伤，依生产各工序阶段可分为：1.电源印制电路板（半成品）生产过程：元器件收货、验收、存储、插入PCB、焊接、品管、半成品入库；2.电源适配器装配过程：电路板（半成品）领料、装配、老化烧机、电气参数测试、品管和出货。
ESD防护经验(PCB设计层面的)
电子产品设计中静电防护经验许多产品设计工程师通常在产品进入到生产环节时才着手考虑抗静电释放(ESD)的问题。
如果电子设备不能通过抗静电释放测试，他们就会加班加点找寻不破坏原有设计的解决方案。
然而，最终的方案通常都要采用昂贵的元器件，还要在制造过程中采用手工装配，甚至需要重新设计，因此，产品的进度势必受到影响。
即使对经验丰富的工程师和设计工程师，也可能并不知道设计中的哪些部分有利于抗ESD。
大多数电子设备在生命期内99%的时间都处于一个充满ESD的环境之中，ESD可能来自人体、家具、甚至设备自身内部。
电子设备完全遭受ESD损毁比较少见，然而ESD干扰却很常见，它会导致设备锁死、复位、数据丢失和不可靠。
其结果可能是：在寒冷干燥的冬季电子设备经常出现故障现象，但是维修时又显示正常，这样势必影响用户对电子设备及其制造商的信心。
ESD产生的机理要防止ESD，首先必须知道ESD是什么以及ESD进入电子设备的过程。
一个充电的导体接近另一个导体时，就有可能发生ESD。
首先，两个导体之间会建立一个很强的电场，产生由电场引起的击穿。
两个导体之间的电压超过它们之间空气和绝缘介质的击穿电压时，就会产生电弧。
在0.7ns到10ns的时间里，电弧电流会达到几十安培，有时甚至会超过100安培。
电弧将一直维持直到两个导体接触短路或者电流低到不能维持电弧为止。
ESD的产生取决于物体的起始电压、电阻、电感和寄生电容：# 可能产生电弧的实例有人体、带电器件和机器。
# 可能产生尖峰电弧的实例有手或金属物体。
# 可能产生同极性或者极性变化的多个电弧的实例有家具。
ESD可以通过五种耦合途径进入电子设备：# 初始的电场能容性耦合到表面积较大的网络上，并在离ESD电弧100mm处产生高达4000V/m的高压。
# 电弧注入的电荷/电流可以产生以下的损坏和故障：a. 穿透元器件内部薄的绝缘层，损毁MOSFET和CMOS元器件的栅极(常见)。
b. CMOS 器件中的触发器锁死(常见)。
RF电路ESD防护设计
ESD（高频、小能量）
负阻箝位
从低频到高频电路的EOS和 ESD防护（小能量）
滤波、衰减
A
34
接口防护器件结电容要求
A
35
接口防护器件结电容要求
A
36
RF接口适用的ESD防护器件
低容值快速开关二极管√ 低容值TVS管√ R、L、C网络√ 低容值MLV χ 低容值聚合物ESD抑制器χ
A
37
低容值防护器件介绍
快速开关二极管
PHILIPS TOSHIBA NEC INFINEON ON SEMI
A
38
低容值防护器件介绍
TVS
CAMD （CM12xx） PROTEK （POSTxxLC ）
A
39
低容值防护器件介绍
MLV
AVX EPCOS LITTELFUSE
A
40
低容值防护器件介绍
A
5
半导体器件静电敏感性
尺寸（更加细小精密） 集成度（更加复杂） 材料（更加静电敏感）
A
6
半导体器件静电敏感性
(D evice) (W afer)
A
7
高频器件静电敏感特性
尺寸√
尺寸小，结薄
材料工艺√
GaAs，SiGe，InP，InGaP，Si FET，HBT，HEMT，BiCMOS，BJT
聚合物ESD抑制器
Littlefuse （PGB） COOPER （ESDA）
A
41
RF电路ESD防护设计技术
A
25
MOV（MLV）工作原理
A
26
MOV（MLV）工作原理
A
27
TSS工作原理
阻断区 雪崩区 负阻区
单片机静电防护电路设计
单片机静电防护电路设计
设计一个单片机静电防护电路，可以采取以下几个步骤：
1.选择合适的静电保护器件：选择适合的静电保护器件，如二极管、TVS二极管或ESD芯片等。
这些器件通常具有快速响应时间和高抗静电能力。
2.设计静电保护电源：为单片机提供稳定的电源，并在电源线上添加滤波电容和电源电感，以减少静电干扰。
可以考虑使用稳压器或电源滤波器等器件。
3.添加静电保护电阻：在单片机的输入/输出线上添加合适的电阻，以限制静电放电电流。
这可以通过降低电流峰值来减少静电对单片机的损害。
4.设计接地和屏蔽：确保单片机的接地良好，并使用屏蔽罩或屏蔽线缆来减少外部静电干扰。
5.添加静电防护电容：在单片机的输入/输出线上添加合适的电容，以降低静电干扰和噪声。
这些电容可以通过滤波电容器或陶瓷电容器实现。
6.进行可靠性测试：在设计完成后，进行可靠性测试以确保静电防护电路的有效性和稳定性。
需要注意的是，每个应用场景可能有不同的需求和限制，因此设计
静电防护电路时需要根据具体情况进行调整和优化。
同时，还可以参考相关文献和技术资料，以获得更多的设计指导和建议。
ESD防护及设计
ESD防护及设计一、ESD产生静电的产生无处不在，可分类为：1.摩擦、剥离起电2.感应起电感应起电是物体在静电场的作用下，发生了的电荷上再分布的现象。
比如：一个设备加电工作的过程中，产生了一定的电磁场，外围的物体受场的作用会感应出部分电荷，如显示器的屏幕带电现象。
而容性起电就比较复杂了，它是由于已经具有一定电荷的带电体在与另一物体靠近、分离时。
根据平行板电容公式c= εS/4πkd（S为金属片的正对面积，d为两金属片间的距离）。
系统电容发生改变，由Q=CV（C为电容，V为电压）可知，携带一定电量的物体或人体上的静电电位将发生变化，这就会导致集成块等微电子器件的损坏。
利用静电感应原理，使导体带电的过程。
A球原不带电，带电的B球使A球电荷发生转移，在接地情况下，经c、e、f等过程使A球带上电荷，谓之感应起电。
lV=Q/C;lC=εA/d二、ESD的特点1.干燥环境更易产生静电：2.人体对静电的感知:在3kV时，你能通过皮肤感知；在5kV时，你能听见；在10kV时，你能看见；3.静电放电的特点高电位：数百至数千伏，甚至高达数万至数十万伏；（人体对3kV以下的静电不易感觉到）低电量：静电多为微安级；（尖端瞬间放电除外）放电时间短：一般为微秒级；一个ESD瞬态感应电流在小于1ns的时间内就能达到峰值(依据IEC 61000-4-2标准)受环境影响大：特别是湿度；湿度上升则静电积累减少，静电压下降；三、ESD的危害ESD失效：仿真人体带8kV静电放电，放电3次；放大3000倍；硬损伤和软损伤人体静电可以摧毁任何一个常用半导体器件。
（以前实验室发现有人裸手拿板，就发一块坏板，让他维修。
）四、ESD控制静电不能被消除，只能被控制控制ESD的方法：1.堵：从机构上做好静电的防护，用绝缘的材料把PCB板密封在外壳内，不论有多少静电都不能到释放到PCB上。
2.导：有了ESD，迅速让静电导到PCB板的主GND上，可以消除一定能力的静电。
分析ESD保护电路设计工程经验
分析ESD保护电路设计工程经验来自人体、环境甚至电子设备内部的静电对于精密的半导体芯片会造成各种损伤,例如穿透元器件内部薄的绝缘层;损毁MOSFET和CMOS元器件的栅极;CMOS器件中的触发器锁死;短路反偏的PN结;短路正向偏置的PN结;熔化有源器件内部的焊接线或铝线。
为了消除静电释放(ESD)对电子设备的干扰和破坏,需要采取多种技术手段进行防范。
在PCB板的设计当中,可以通过分层、恰当的布局布线和安装实现PCB的抗ESD设计。
在设计过程中,通过预测可以将绝大多数设计修改仅限于增减元器件。
通过调整PCB布局布线,能够很好地防范ESD。
以下是一些常见的防范措施。
几种典型的通用ESD保护电路CAN Bus保护数据线及接口保护分享个人的ESD保护9大措施最近在做电子产品的ESD测试，从不同的产品的测试结果发现，这个ESD是一项很重要的测试：如果电路板设计的不好，当引入静电后，会引起产品的死机甚至是元器件的损坏。
以前只注意到ESD会损坏元器件，没有想到，对于电子产品也要引起足够的重视。
ESD，也就是我们常说的静电释放(Electro-Static discharge)。
从学习过的知识中可以知道，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。
对于电子产品来说，如果ESD设计没有设计好，常常造成电子电器产品运行不稳定，甚至损坏。
在做ESD放电测试时通常采用两种方法：接触放电和空气放电。
接触放电就是直接对待测设备进行放电;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。
这两种测试的测试电压一般为2KV-8KV，不同地区要求不一样，因此在设计之前，先要弄清楚产品针对的市场。
以上两种情况是针对人体在接触到电子产品时，因人体带电或其他原因引起电子产品不能工作而进行的基本测试。
下图是一些地区在一年中不同月份的空气湿度统计。
手机硬件工程师ESD防护电路设计总结
手机硬件工程师ESD防护电路设计总结手机硬件工程师ESD防护电路设计总结手机硬件工程师关于ESD防护电路设计的一点总结本人是做手机硬件的，实际上是打杂的。
日常的工作都是一些比较琐碎杂乱的事情，比如焊接、测试、校准、维修、打静电等等。
工作差不多两年了，虽然经验丰富不多，但在不断地重复工作中也有些自己的总结，希望与大家分享一下。
因为我们做的是国内的客户，客户入网的比较多。
所以对静电的要求比较高。
而不入网的客户的机子的外壳也大多是锌合金的，ESD问题也让人头痛。
这里主要是想分享一下自己对静电方面的一些经验。
在必要的IO口加上TVS管如TP线、侧键的IO线、开关键。
不推荐用压敏电阻。
因为现在的压敏电阻太水了，根本起不了保护作用。
去年冬天我们主板上的加了压敏电阻，结果很多主板的TV芯片都被静电打坏了。
又有一次我打静电打TP的时候打坏了好几个53，这些TP的IO口都是有贴压敏电阻的。
贴压敏电阻起不了保护作用，还有个问题就是这些差的压敏电阻还比较容易被静电击坏，造成TP不灵或失效、自动开机的现象。
用压敏电阻还不如不用。
静电能挡就挡，比如某些比较敏感的线路如Vbat、IO线、FPC焊盘、侧键、露铜的焊盘、按键灯2等都应该用绝缘胶贴起来。
虽然有些操作在产线很难实现，但为了应付CTA真的有时候需要“包粽子”。
有时候碰到比较难打静电的机子往往按键是比较难打ESD的。
特别是金属按键或者是水镀的方向导航键。
有很多入网的客户往往都是壳子是塑胶的但按键是金属的和方向导航键是水镀的。
如果是入网的我都建议客户采用塑胶壳和塑胶按键，而且导航键也要采用真空镀的。
当然有时候有些装饰件有些疑似导电的材料也要确认一下是否导电。
这些材料很可能是导致ESD问题的罪魁祸首。
而且这种材料一般情况下用万用表量不出来，得用静电*来打一下才可确认。
记得以前有一次，一个入网的机子摄像头处静电不过，就是因为摄像头上的镜片是这种特殊的材料。
后来换了摄像头的镜片就好了。
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ESD 防护与电路设计
陶显芳
2013.04.10
静电的产生与防护GB/T17626.2 IEC61000-4-2
物体B
两种不同性质的物体接触在一起，因原子外层电子的能级不同，在其接触的界面处就会产生接点电位差，并产生势垒电荷；当把接触在一起的两种物体进行分离时，两个物体都会带电，这种带电称为静电。
由于绝缘体中被极化带电的分子来不及中和，所以绝缘体带电要比导体严重。
带电物体通过电场的作用，会对其周边的物体产生感应，使周边物体产生极化带电；在电场不断产生变化的时候，如果极化带电变化的速度跟不上电场变化的速度，物体就会产生分离带电，即：一个带正电，另一个带负电。
很多高分子绝缘材料，其极化带电变化的速度比较慢，所以很容易感应带电，因此，当两种不同性质的高分子绝缘体互相接触后再分离，其带电比其它物质严重，经过
静电抗扰度试验的目的
在天气比较干燥的冬天，
通过皮鞋与地毯摩擦，或不同
材料的衣服互相摩擦，人体很
容易会带上静电，其电压最高
可达15kV。
如果人体带上这
个高压静电之后，再触摸一些
敏感电子设备，这些电子设备
中的敏感元器件就很容易被击
穿损坏。
右图是电子产品静电
抗扰度试验室的设备配置图，
静电抗扰度试验主要就是模拟
人体带电（静电）对电子产品
的影响或损伤。
静电抗扰度试验一般都称为
ESD（Electro-Static–
discharge，静电释放）。
（a）图1
（b）
静电抗扰度试验要点
静电抗扰度试验的关键设备是静
电放电枪，右图是静电放电枪的工
作原理图，试验时，150P电容被充
上2000V以上的电压（模仿人体带
电），然后通过探头与被测设备的
外壳，输入、输出接口，直接触或
部分接触进行放电；或通过探头与
被测设备内部电路的分布电容，以
及被测设备与地之间的电容产生静
电感应，使设备中的敏感元器件感
应带电；或通过对被测设备周边的
导体进行放电所产生的高频电磁场
对被测设备的干扰，以此方法来检
测设备对静电放电或静电感应的承
受能力。
静电抗扰度试验详解
图2 直接放电工作原理图
上图，A为静电敏感器件，对电子设备进行ESD防护测试就是用一个充了电的电容（模拟人体带电），通过一个探头对设备的接口直接放电，或通过探头与敏感器件之间的分布电容，使敏感器件感应带电，观察电子设备是否被静电击穿损坏，或工作是否正常，以检查电子设备对静电放电的承受能力。
ESD测试电压对不同性能的产品要求各不相同，一般要求分为：2000V、4000V、6000V、8000V等。
但有些特殊设备根据用户要求，ESD测试电压可高达30KV。
C03
C01
对ESD
效方法是减小
感应电动势回路的面积及耦合系数，并在敏感器件的每
1
2U U C
K ——耦合系数
M
=
K L
想减小两电路之间磁场相互干扰，最好的方法是减小电
路之间的耦合系数
减小两电流回路的面积，及远离其它电路，或降低工作频
率，两根互相干扰的导体尽量不要互相平行。
图7
ESD放电脉冲尖峰宽度大约只有0.7~1nS，只需一个时常数很小的RC电路（R1和C1）就可以把脉冲的尖峰吸收掉，然后通过R2、TVS、R3的限幅作用，脉冲的主峰就可以下降到V1和V2。
V2的大小还要受电子设备公共地与大地的分布电容C02的限制，因此，C02越大越好，加大C02要尽量加大公共地的有效面积。
一般IC对V1和V2的要求：V130V，V2 ＜
图8
弦波看成是由无数个幅度不同、宽度非常小的方波进行叠加的结果，然后把一个个方波分别通过网络，并进行分析。
这里我们准备用后一种方法进行分析。
我们可以把图1-b波形中，尖峰部分等效成一个幅度为平均值Ua宽度为τ的方波，这个方波的平均值Ua可由尖峰脉冲的幅度Up乘以一个波形系数k得到（k小于1）。
如图9所示。
对ESD进行防护的方法是进行静电屏蔽，用屏蔽片来阻挡电场力线的传输，屏蔽片可接地也可以不接地。
经屏蔽之后，在屏蔽片与大地之间增加了一个分布电容C02，C02对C012、C03产生的电压起到分压作用，因此，C02与C012、C03之比，越大越好，而C01=C011+C012=2C012（假说C011=C012）。
加大C02要尽量加大屏蔽片的有效面积，而减小C01，则应该尽量让A远离测试探头和机壳，并把敏感器件A置于公共地的包围圈之中。
ESD ESD防护经验点滴防护经验点滴
ESD属于共模浪涌放电，如果设备内部电路不接大地，一般采用TVS器件对电子产品中的敏感器件进行ESD防护，作用并不是很大，对ESD防护最有效是采用静电屏蔽。
一般，电子设备的体积越大，ESD测试就越容易过关，主要原因是线路板的导电面积越大，其分布电容也越大，静电在进行电荷转移时，在同样的电位的条件下，需要的电荷就会增加；而一些体积较小的便携式小型电子产品（如手机），ESD测试可能比较难过关，不过，对小型电子产品进行静电屏蔽也比较容易，只需在机壳上面贴一层薄薄的导电薄膜（或涂一层可导电的油漆）即可，因此，静电屏蔽是小型电子产品对付ESD比较常用的方法。
人体从户外走进户内，立刻就会带上50～100伏的静电，因为人体穿的衣服在地表面的电场中很容易被极化带电；我们穿的衣服互相摩擦时，也很容易产生高压静电；电风扇或空调吹出的气体与周边物体产生摩擦时，物体和气体也会产生高压静电。
这种高压静电一般都在800~8000V之间，这对MOSE-IC而言是一种极大的威胁，因此，在对电子产品装配或操作的过程中，不要随便用手或带电物体触及IC。
当人体需要触及IC时，人体最好要穿上防静电的衣服，并且衣服要通过导线与大地连接；或者带上防静电的手套，手套也要通过导线与大地连接。
平时IC必须要装在屏蔽合中进行保管。
谢谢各位陶显芳：：taoxianfang@ 陶显芳。