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ESD的来源及其对集成电路的危害

time发布时间:2021-05-26 15:57
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将两种不同材料的物体摩擦后,一种带正电,另一种带负电,从而在两者之间产生一定的电压。 电压的大小取决于材料的性质,空气的干燥度和其他因素。 如果带有静电的物体靠近接地导体,则会发生强烈的瞬时放电,这称为ElectroStaTIcDischarge。 一般而言,带静电的对象可以简单地模拟为一个很小的电容器,该电容器充电到很高的电压。  
静电的来源——摩擦起电
当集成电路(IC)经受ESD时,放电电路的电阻通常很小,这不能限制放电电流。 例如,当将静电荷电缆插入电路接口时,放电电路的电阻几乎为零,这将导致高达数十安培的瞬时放电尖峰电流流入相应的IC引脚。 瞬时大电流会严重损坏IC,并且局部加热产生的热量甚至会熔化硅芯片。  ESD对IC的损坏通常还包括内部金属连接被烧毁,钝化层被破坏,晶体管单元被烧坏等。
 
ESD也可能导致IC死锁(LATCHUP)。 该效果与CMOS器件内部的晶闸管状结构单元的激活有关。 高压可以激活这些结构以形成大电流通道,通常从VCC到地。 串行接口设备的死电流通常为1安培。 死电流将一直保持到设备断电为止。 但是到那时,IC通常会因过热而烧坏。  
ESD的来源及其对集成电路的危害
对于串行接口设备,ESD会使IC异常工作,发生通信错误,并严重损坏它。 为了分析故障现象,MAXIM对不同制造商的RS-232接口设备进行了ESD测试。 事实证明,有两种常见的故障现象:一种故障现象是串扰,信号接收器接收到的信号干扰了发送器,从而导致误码(见图1)。 另一类故障是在IC内部形成反向电流通道,因此接收器端口接收到的RS-232信号电平(±10V)被反馈到电源端子(+ 5V)。 如果电源不具有吸收电流的功能,则过多的反馈电压会损坏由单个电源(+ 5V)供电的其他设备。
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