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ESD的意思是“靜電釋放”的意思,它是英文:Electro-Static discharge 的縮寫,即"靜電放電"的意思.ESD是本世紀(jì)中期以來形成的以研究靜電的產(chǎn)生、危害及靜電防護(hù)等的學(xué)科.因此,國際上習(xí)慣將用于靜電防護(hù)的器材統(tǒng)稱為“ESD”,中文名稱為靜電阻抗器.
1.靜電成因及其危害
靜電是兩種介電系數(shù)不同的物質(zhì)磨擦?xí)r,正負(fù)極性的電荷分別積累在兩個(gè)特體上而形成.當(dāng)兩個(gè)物體接觸時(shí),其中一個(gè)趨從于另一個(gè)吸引電子,因而二者會形成不同的充電電位.就人體而言,衣服與皮膚之間的磨擦發(fā)生的靜電是人體帶電的主要因之一.
靜電源與其它物體接觸時(shí),依據(jù)電荷中和的機(jī)理存在著電荷流動,傳送足夠的電量以抵消電壓.在高速電量的傳送過程中,將產(chǎn)生潛在的破壞電壓、電流以及電磁場,嚴(yán)重時(shí)將其中物體擊毀,這就是靜電放電.國家標(biāo)準(zhǔn)中定義:靜電放電是具有不同靜電電位的特體互相靠近或直接接觸引起的電荷轉(zhuǎn)移(GB/T4365-1995),一般用ESD表示.ESD會導(dǎo)致電子設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞或操作失常.
靜電對器件造成的損壞有顯性和隱性兩種.隱性損壞在當(dāng)時(shí)看不出來,但器件變得更脆弱,在過壓、高溫等條件下極易損壞.
ESD兩種主要的破壞機(jī)制是:由ESD電流產(chǎn)生熱量導(dǎo)致設(shè)備的熱失效;由ESD感應(yīng)出過高電壓導(dǎo)致絕緣擊穿.兩種破壞可能在一個(gè)設(shè)備中同時(shí)發(fā)生,例如,絕緣擊穿可能激發(fā)大的電流,這又進(jìn)一步導(dǎo)致熱失效.
除容易造成電路損害外,靜電放電也極易對電子電路造成干擾.靜電放電對電子電路的干擾有二種方式.一種是傳導(dǎo)干擾,另一種是輻射干擾.
2.數(shù)碼產(chǎn)品的構(gòu)造及其ESD問題
現(xiàn)在各類數(shù)碼產(chǎn)品的功能越來越強(qiáng)大,而電路板卻越來越小,集成度越來越高.并都或多或少的裝有部分接口用于人機(jī)交互,這樣就存在著人體靜電放電的ESD問題.一般數(shù)碼產(chǎn)品中需要進(jìn)行ESD防護(hù)的部位有:USB接口、HDMI接口、IEEE1394接口、天線接口、VGA接口、DVI接口、按鍵電路、SIM卡、耳機(jī)及其他各類數(shù)據(jù)傳輸接口
ESD可能會造成產(chǎn)品工作異常、死機(jī),甚至損壞并引發(fā)其他的安全問題.所以在產(chǎn)品上市之前,國內(nèi)或國外檢測部門都要求進(jìn)行ESD和其它浪涌沖擊的測試.其中接觸放電需要達(dá)到±8kV,空氣放電需要達(dá)到±15kV,這就對ESD的設(shè)計(jì)提出了較高的要求.
在殼體和PCB的設(shè)計(jì)中,對ESD問題加以注意之后,ESD還會不可避免地進(jìn)入到產(chǎn)品的內(nèi)部電路中,尤其是以下一些端口:USB接口、HDMI接口、IEEE1394接口、天線接口、VGA接口、DVI接口、按鍵電路、SIM卡、耳機(jī)及其他各類數(shù)據(jù)傳輸接口,這些端口很可能將人體的靜電引入內(nèi)部電路中.所以,需要在這些端口中使用ESD防護(hù)器件.
以往主要使用的靜電防護(hù)器件是壓敏電阻和TVS器件,但這些器件普遍的缺點(diǎn)是響應(yīng)速度太慢,放電電壓不夠精確,極間電容大,壽命短,電性能會因多次使用而變差.所以目前行業(yè)中普遍使用專業(yè)的“靜電抑制器”來取代以往的靜電防護(hù)器件 .“靜電抑制器”是專業(yè)解決靜電問題的產(chǎn)品,其內(nèi)部構(gòu)造和工作原理比其他產(chǎn)品更具科學(xué)性和專業(yè)性.它由Polymer高分子材料制成,內(nèi)部菱形分子以規(guī)則離散狀排列,當(dāng)靜電電壓超過該器件的觸發(fā)電壓時(shí),內(nèi)部分子迅速產(chǎn)生尖端對尖端的放電,將靜電在瞬間泄放到地.它最大特點(diǎn)是反應(yīng)速度快(0.5ns~1ns)、非常低的極間電容(0.05pf~3pf),很小的漏電流(1μA),非常適合各種接口的防護(hù).
因?yàn)殪o電抑制器具有體積小(0603、0402)、無極性、反應(yīng)速度快等諸多優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)在的設(shè)計(jì)中使用靜電抑制器作為防護(hù)器件的比例越來越多,在使用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
1、將該器件盡量放置在需要保護(hù)的端口附近;
2、到GND的連線盡可能短;
3、所接GND的面積盡可能大.