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ESD的危害

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2015-05-05

        ESD基本上可以分為三種類(lèi)型,一是各種機(jī)器引起的ESD,二是家俱移動(dòng)或設(shè)備移動(dòng)引起的ESD,三是這三種ESD對(duì)于半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)和電子產(chǎn)品的生產(chǎn)都非常重要。電子產(chǎn)品在使用過(guò)程最容易受到人體接觸或設(shè)備移動(dòng)引起的ESD的損壞,便攜式電子產(chǎn)品尤其容易受到人體接觸產(chǎn)生的ESD的損壞。在一般情況下ESD會(huì)損壞與之相連的接口器件,另一種情況是遭受ESD沖擊后的器件可能不會(huì)立即損壞,而是性能下降導(dǎo)致產(chǎn)品過(guò)早出現(xiàn)故障。 
    
        當(dāng)集成電路(IC)經(jīng)受ESD時(shí),放電回路的電阻通常都很小,無(wú)法限制放電電流。例如將帶靜電的電纜插到電路接口上時(shí),放電回路的電阻幾乎為零,造成高達(dá)數(shù)十安培的瞬間放電尖峰電流,流入相應(yīng)的IC管腳。瞬間大電流會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷IC,局部發(fā)熱的熱量甚至?xí)诨杵苄?。ESD對(duì)IC的損傷還包括內(nèi)部金屬連接被燒斷,鈍化層受到破壞,晶體管單元被燒壞。 
    
        ESD還會(huì)引起IC的死鎖(LATCHUP)。這種效應(yīng)和CMOS器件內(nèi)部的類(lèi)似可控硅的結(jié)構(gòu)單元被激活有關(guān)。高電壓可激活這些結(jié)構(gòu),形成大電流信道,一般是從VCC到地。串行接口器件的死鎖電流可高達(dá)1A。死鎖電流會(huì)一直保持,直到器件被斷電。不過(guò)到那時(shí),IC通常早已因過(guò)熱而燒毀了。 
    
        ESD沖擊后可能存在兩個(gè)不易被發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,一般用戶和IEC測(cè)試機(jī)構(gòu)使用傳統(tǒng)的“環(huán)路反饋方法”和“插入方法”進(jìn)行測(cè)試,通常檢測(cè)不出這兩個(gè)問(wèn)題。 
    
        一個(gè)問(wèn)題是RS-232接口電路中接收器對(duì)發(fā)送器產(chǎn)生交叉串?dāng)_。同類(lèi)產(chǎn)品RS-232接口電路中的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)可能對(duì)某種波形的ESD或某個(gè)ESD沖擊電壓失效,經(jīng)過(guò)ESD沖擊后在接收器輸入端和發(fā)送器輸出端之間形成通路,從而導(dǎo)致接收器對(duì)發(fā)送器產(chǎn)生交調(diào)。如果RS-232接口電路中有關(guān)斷電路,那么關(guān)斷期間經(jīng)過(guò)ESD沖擊后更容易產(chǎn)生交調(diào)。產(chǎn)生交調(diào)后將導(dǎo)致通信失敗,而且即使關(guān)斷工作狀態(tài)下發(fā)送器仍有輸出,導(dǎo)致關(guān)斷失效,使對(duì)方RS-232處在接收狀態(tài)。 
    
        另一個(gè)問(wèn)題是RS-232接口電路對(duì)電源產(chǎn)生反向驅(qū)動(dòng)。某些RS-232接口電路中的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)ESD沖擊后可能在輸入端與供電電源VCC之間形成電流通路,對(duì)供電電源產(chǎn)生反向驅(qū)動(dòng)。如果供電電源沒(méi)有吸入電流的能力(通常來(lái)講電源輸出回路里有一個(gè)正向二極管),這將導(dǎo)致電源電壓VCC上升,從而損壞RS-232接口電路和系統(tǒng)內(nèi)的其它電路。因?yàn)镽S-232接口電路輸入端的電壓在5V到25V之間,使VCC有可能高于9V,超出電源電壓的最大范圍而燒壞電路。

 

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