ESD的来源及其对集成电路的危害

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。

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。

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。