《静电的产生与预防》PPT课件

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1、1ESD产生与预防2ESD是什么ESD是代表英文ElectroStaticDischarge,即“静电放电”的意思。ESD是以研究静电的产生与衰减、静电放电模型、静电放电效应如电流热(火花)效应(如静电引起的着火与爆炸)及和电磁效应(如电磁干扰)等的学科。近年来随着科学技术的飞速发展、微电子技术的广泛应用及电磁环境越来越复杂,对静电放电的电磁场效应如电磁干扰(EMI)及电磁兼容性(EMC)问题越来越重视。3人体与静电(一)环境湿度人体活动RH10-20%RH65-90%在地毯上走动35,000V15,000V在已烯树脂地板上行走12,000V250V在工作台上

2、操作6,000V100V包说明书的已烯树脂封皮7,000V600V从工作台上拿普通塑料袋20,000V1,200V从垫有聚氨基甲酸泡沫的工作椅上站起18,000V1,500V静电电位4质地不同的工作服和内衣摩擦时人体带电电压(kV)工作服内衣棉纱毛丙烯聚酯尼龙维棉纯棉1.20.911.714.71.51.8维尼纶55%、棉45%0.64.512.312.34.80.3聚酯65%、人造丝35%4.28.419.217.14.81.2聚酯65%、棉45%14.115.312.37.514.713.85人体静电放电的电流波形t/nsI/A50A100nsU0=40k

3、V从图中可以看出,静电放电过程,其峰值电流可达数十安培,实验室利用ESD模拟器和电流靶可以观测到数百安培的静电放电电流,其电磁辐射场可在附近导线上感应出数百伏乃至上千伏的电压。50pF~100pF100pF50pF500Ω~10kΩ人体的电容和电阻6人体与静电(二)电击感觉是由于人体静电瞬间释放造成的虽然人体感觉不到1,000伏以下的静电,仍可能成为设备故障的原因人体带电量电击程度1,000V完全没有感觉3,000V感到刺痛5,000V手掌甚至手腕感到发麻7,000V手掌感到强烈疼痛、麻痹10,000V整个手都觉得痛,并且感到触电12,000V感到整个手受到强

4、烈冲击7静电放电通常,积累在物体上的电荷有两种释放方式:泄漏;火花。由于火花放电会引起燃烧爆炸之类灾害事故的发生,所以泄漏是物体放电的首选方式。由于湿度的关系,物体携带的电荷可以通过空气泄漏。湿度愈高,物体上携带的电荷泄漏得愈快。使用离子发生器向空气中释放与物体携带电荷极性相反的电荷,可以与物体携带的电荷相互抵消。空气中的离子将被吸附到物体上,与物体上的电荷中和,空气中产生的离子愈多,电荷的中和速度就愈快。8电子器件的静电破坏电压通常,人体不会感受到1000KV以下的电压所产生的放电。由于大多数电子器件对数百伏电压产生的放电都会非常敏感,所以元器件的损坏可能来

5、自人们所不能感受到的或看得到的放电。器件类型静电破坏电压器件类型静电破坏电压VMoS30~1800OP-AMP190~2500MoSFET100~200JEFT140~1000GaAsFET100~300SCL680~1000PROM100STTL300~2500CMoS250~2000DTL380~7000HMOS50~500肖特基二极管300~3000E/DMOS200~1000双极型晶体管380~7000ECL300~2500石英压电晶体<100009静电对电子产品损害形式静电的基本物理特性为:吸引或排斥,与大地有电位差而产生放电电流。这三种特性能对电子

6、元件影响如下:静电吸附灰尘,降低元件绝缘电阻(缩短寿命)。静电放电破坏,使元件受损不能工作(完全破坏)。静电放电电场或电流产生的热使元件受伤(潜在损伤)静电放电产生的电磁场幅度很大(达几百伏/米)、谱极宽(从几十兆到几千兆),对电子产器造成干扰甚至损坏(电磁干扰)10静电的危害静电是时时刻刻到处存在的,随着集成电路的密度越来越大,一方面其二氧化硅膜的厚度越来越薄(微米_纳米),其承受的静电电压越来越低。另一方面,产生和积累静电的材料如塑料,橡胶等大量使用,使得静电越来越普遍存在,仅美国电子工业每年因静电造成的损失达几百亿美元,因此静电破坏已成为电子工业的隐形杀

7、手。是电子工业普遍存在的"硬病毒",在某个时刻内外因条件具备时就要发作。11静电破坏的特点隐蔽性人体不能直接感知静电除非发生静电放电,但是发生静电放电人体也不一定能有电击的感觉,这是因为人体感知的静电放电电压为2~3KV,所以静电具有隐蔽性。潜在性有些电子元器件受到静电损伤后的性能没有明显的下降,但多次累加放电会给器件造成内伤而形成隐患。因此静电对器件的损伤具有潜在性。随机性电子元件甚么情况下会遭受静电破坏呢?可以这么说,从一个元件产生以后,一直到它损坏以前,所有的过程都受到静电的威胁,而这些静电的产生也具有随机动性性。其损坏也具有随机动性性。复杂性静电放电损

8、伤的失效分析工作,因电子产品的精、细、

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