[开关电源]ESD基本简介

ESD是代表英文Electrostatic Discharge即"靜電放電"的意思。

ESD測試的目的評估IC產品在運輸、操作等狀況下，因人體或機台的靜電經由IC接腳傳入IC內部，造成IC電路的損壞靜電放電模型一般工業界將元件的ESD測試分類為人體放電模型(Human Body Model, HBM)，機器放電模型(Machine Model, MM)及元件充電模型(Charged Device Model, CDM)，而元件充電模型又可分為socket和non-socket兩種測試方法。

HBM（人體放電模式Human Body Model)人體放電模型是模擬人體因走動或其他因素而在人體上累積靜電後，再去碰觸到IC，人體上的靜電便會經由碰觸的腳位而進入IC內，若IC有一端接地而形成放電路徑時，便會經由接地腳位放電。

此放電的過程會在短短數百毫微秒(ns)的時間內產生數安培的瞬間放電電流，進而將IC內的電路燒毀。

上圖HBM的ESD事件發生情形人體放電模式(HBM)可用下圖的等效電路圖來模擬，其中人體的等效電容定為100pF，人體的等效放電電阻定為1.5KΩ。

人體放電模式(HBM)的工業標準測試等效電路MM（機器放電模式Machine Model)機器放電模型則是70年代由日本人根據HBM的最嚴重狀況所發展出來。

機器放電模式是模擬設備機器(例如機械手臂、測試夾具、手工具等)本身累積了靜電，當此機器碰觸IC時，靜電便對該IC放電。

雖然MM與HBM的放電行為模式相類似，但當MM發生時皆為金屬對金屬的接觸，因此接觸電阻微乎其微，而且一般機器設備的電容皆遠大於人體，因此可以儲存更多的靜電荷，所以不但造成放電的速度很快，放電電流也較HBM大了數倍，在幾十毫微秒之內會有數安培的瞬間放電電流產生，因此機器放電模型對IC造成的破壞更大。

而且由於電感效應的影響，MM放電時將以正負電流振盪的型式影響產品，因此造成的破壞將更加嚴重，其等效電路圖如圖所示。

機器放電模式(MM)的工業標準測試等效電路CDM（元件充電模式Charged Device Model)此放電模式是指IC先因磨擦或其他因素而在IC內部累積了靜電，但在靜電累積的過程中IC並未被損傷。

此帶有靜電的IC在處理過程中，當其IC腳位碰觸到接地面時，IC內部的靜電便會經由此IC腳位流出來，而造成了放電的現象。

元件充電放電模式(CDM) ESD可能發生的原因及放電的情形顯示於圖。

靜電放電的可能發生情形：1.        待測IC自塑膠導管中滑出時與導管磨擦後帶電，帶電的IC腳位接觸接到地面而形成放電現象，如圖（a)。

圖（a)2.        自塑膠導管中滑出時與導管磨擦後帶電，IC腳朝上，經由測試者的金屬鑷子(接地的金屬工具)而放電。

此種模式的放電時間更短，僅約幾毫微秒之內，而且放電現象更難以真實的被模擬。

因為IC內部累積的靜電會因IC元件本身對地的等效電容而變，IC擺放的角度與位置以及IC所用的包裝型式都會造成不同的等效電容，如圖（b)。

圖（b)ESD零件名詞解釋 Symbol        Parameter        IPP        Maximum Reverse Peak Pulse Current        最大峰值脈衝電流。

這是基於最大截止電壓和此時的峰值脈衝電流。

VC        Clamping Voltage @IPP        箝位電壓。

這是二極體在截止狀態提供的電壓，也就是在ESD衝擊狀態時通過TVS的電壓，它不能大於被保護迴路的可承受極限電壓，否則元件面臨被損傷的危險。

VRWM(VR)        Working Peak Reverse Voltage        額定逆向峰值電壓。

這是二極體在正常狀態時可承受的電壓，此電壓應大於等於被保護電路的正常工作電壓，否則二極體會不斷截止迴路電壓；但它又需要盡量與被保護迴路的正常工作電壓接近，這樣才不會在ESD工作以前使整個迴路面對過壓威脅。

IR(IL)        Maximum Reverse Leakage Current @VRWM        最大逆向漏電流。

VBR(VBD)        Breakdown Voltage @IT        崩潰電壓。

IT        Test Current        崩潰電流。

IF        Forward Current        順向電流。

VF        Forward Voltage @IF        順向電壓。

PPK(PPP)        Peak Power Dissipation        峰值功率。

這是基於最大截止電壓和此時的峰值脈衝電流C(CT)        Max. Capacitance @VR=0 f=1MHz        電容。

電容器對於數據/訊號頻率越高的迴路，二極體的電容器對電路的干擾越大，形成噪音或衰減訊號強度，因此需要根據迴路的特性來決定所選元件的電容器範圍。

高頻迴路一般選擇電容器應盡量小(電容量不大於3pF)，而對電容器要求不高的迴路電容器選擇可高於30p这是PDF文档。

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