靜電放電一般用ESD表示,它會(huì)導(dǎo)致電子設(shè)備嚴(yán)重的損壞或操作失常。半導(dǎo)體專家以及設(shè)備的用戶都在想辦法抑制ESD,ESD能量的傳播有兩種方式:放電電流通過導(dǎo)體傳播或激勵(lì)一定頻譜寬度的脈沖能量在空間傳播。(
靜電放電發(fā)生器測試產(chǎn)品的靜電放電)
當(dāng)兩個(gè)物體接觸時(shí),其中一個(gè)趨于從另一個(gè)吸引電子,因而二者會(huì)形成不同的充電電位。物體通過摩擦或感應(yīng)積累電量。摩擦起電是一個(gè)機(jī)械過程,依靠相對(duì)表面移動(dòng)傳送電量。傳送的電量取決于接觸的次數(shù)、表面粗糙度、濕度、接觸壓力、摩擦物質(zhì)的摩擦特性以及相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。一個(gè)人或一輛車所能帶的電量的電壓值很大程度上由它們的電容決定。
靜電放電在一個(gè)對(duì)地短接的物體暴露在靜電場中時(shí)發(fā)生。兩個(gè)物體之間的電位差將引起放電電流,傳送足夠的電量以抵消電位差。這個(gè)高速電量的傳送過程即為ESD。在這個(gè)過程中,將產(chǎn)生潛在的破壞電壓、電流以及電磁場。
與ESD相關(guān)的EMI能量上線頻率可以超過1GHz,取決于電平、相對(duì)濕度、靠近速度和放電物體的形狀。在這個(gè)頻率上,典型的設(shè)備電纜甚至印制板上的走線會(huì)變成非常有效的接收天線。因而,對(duì)于典型的模擬或數(shù)字電子設(shè)備,ESD傾向于感應(yīng)出高電平的噪聲。
在ESD中,波源附近的電磁場常顯示出以下的趨勢:當(dāng)電壓相對(duì)來說比較低時(shí),脈沖窄并且上升沿陡,隨著電壓值增加時(shí),脈沖變成具有長得拖尾的衰減振蕩波。
ESD場的研究采用解析分析的方法,它是基于一個(gè)簡單的電偶極子模型。電火花模型簡化為短的、與時(shí)間相關(guān)的線性元,位于無限大的接地平板上。輻射場是由兩個(gè)因素決定的:瞬態(tài)電流的值以及它的上升時(shí)間。其中一個(gè)因素可能比另一個(gè)更顯著,這取決于觀測點(diǎn)的位置是在ESD火花的近場區(qū)還是在遠(yuǎn)場區(qū)。
電場傾向于激勵(lì)高阻天線和電壓敏感性電路,因而可以通過使某些潛在天線的阻抗變小而使這種激勵(lì)減小。但這樣可能增強(qiáng)磁場騷擾,因此磁場比電場更容易穿透低阻抗屏蔽。磁場容易激發(fā)孔洞和縫隙泄露,最容易被低阻天線特別是電路回路接收,因而避免使用回路是一條好的設(shè)計(jì)導(dǎo)則。但因?yàn)榛芈泛茈y識(shí)別,不使用回路難以實(shí)現(xiàn)。
解析分析顯示ESD近場是磁場,磁場直接依賴于ESD電流。有此可以預(yù)測最大的場強(qiáng)與最大的電流電平有關(guān)。磁場的遠(yuǎn)場與電場一樣,依賴于對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)。因而,具有低電平,高速上升沿的ESD放電火花將對(duì)周圍的設(shè)備產(chǎn)生最大的騷擾。