靜電放電ESD三種（zhǒng）模型及其防護設計

ESD：Electrostatic Discharge，即是靜電放電，每個從事硬件設計（jì）和生產的工程師都必須掌握ESD的相（xiàng）關（guān）知識。為了定量表征ESD特性，一般將ESD轉（zhuǎn）化成模型表達方式，ESD的（de）模型有很多（duō）種，下麵介紹常用的三種：

1．HBM：Human Body Model，人體模型：(1500Ω±10％ / 100PF±10％)    該模型表征人體帶電接觸器件放電，Rb為等效人體電阻，Cb為等效人（rén）體電容。等效電（diàn）路如下圖。圖中同時（shí）給出了器件HBM模型的ESD等級。

2．MM：Machine Model，機器模型：(0Ω±10％ / 200PF±10％)    機（jī）器模型的等效電路與（yǔ）人體模型相似，但（dàn）等效電容（Cb）是200pF，等效電阻為0，機器（qì）模型與人體模型的（de）差異較大，實際上機器的儲電電容變化較大，但為了描述的統一，取200pF。由於機器模型放電時沒有電阻，且儲電電容大（dà）於人體模式，同等（děng）電（diàn）壓對器件的損害，機器（qì）模式遠大於人（rén）體模型。

3．CDM：Charged Device Model，充電器件模型：
半（bàn）導（dǎo）體器件主要采用三（sān）種封裝型式（金屬、陶瓷、塑料）。它們（men）在裝配、傳遞、試驗、測試、運輸及存貯過程中，由於管殼與其它絕緣材料（如包裝用的塑料袋（dài）、傳遞用的塑料容器等）相互磨擦，就會使管殼帶電。器（qì）件本身作為電容器的一個極（jí）板而存貯電荷。CDM模型就是基於已帶電的器（qì）件通過管腳與地接觸時，發生對地放電引起器件失效而建立的，器件帶電模型如（rú）下：

器件的ESD等級一般按以上（shàng）三種（zhǒng）模型測試，大部分ESD敏感器件手冊上都有（yǒu）器件的ESD數據（jù），一般給出的（de）是HBM和（hé）MM。
通過器件的ESD數據可以了解器件的ESD特性（xìng），但要（yào）注意，器件的每個管腳的ESD特性差異較大，某（mǒu）些管腳的（de）ESD電壓會特別低，一般來說，高速（sù）端口，高阻輸入端口（kǒu），模擬端口ESD電壓會比較低。
ESD防（fáng）護是一項（xiàng）係統工程，需要（yào）各個環節的控製。下圖是一個ESD防護（hù）的流程圖（tú）：

ESD防（fáng）護設計（jì）可分為單板防護設計、係統防護設計、加工環境（jìng）設計（jì）和應用環境防護設計，單板防護設計可以提高單板ESD水平，降低係統設計難度和係統組裝的靜電防護要求。當係統設（shè）計還不能滿足要求時，需要（yào）進行應用環境設計防護設（shè）計。ESD敏感器件在裝聯和整（zhěng）機組裝（zhuāng）時，環境的ESD直（zhí）接加載到器件，所以加工環境的ESD防護是至（zhì）關重要的。
一般整（zhěng）機、單板、接口的接觸放電應達到±2000V（HBM）以上的防護（hù）要求。器件的ESD防護設計是在器件不能滿足ESD環境要求的情況下，通過衰減加到器（qì）件上（shàng）的ESD能量達到保護器件的目（mù）的。ESD是電荷放電，具有電壓高，持續時間短的特點，根據這些特（tè）點，ESD能量衰（shuāi）減可通過電壓限製、電流限製、高通濾波、帶通濾波等方式（shì）實現，所（suǒ）以防護電路（lù）的形式多種多樣。