ESD的意思是“靜電釋放”的意思,它是英文:Electro-Static discharge 的縮寫,即"靜電放電"的意思.ESD是本世紀中期以來形成的以研究靜電的產生、危害及靜電防護等的學科.因此,國際上習慣將用於靜電防護的器材統稱為“ESD”,中文名稱為靜電阻抗器.
1.靜電成因及其危害
靜電是兩種介電係數不同的物質磨擦時,正負極性的電荷分別積累在兩個特體上而形成.當兩個物體接觸時,其中一個趨從于另一個吸引電子,因而二者會形成不同的充電電位.就人體而言,衣服與皮膚之間的磨擦發生的靜電是人體帶電的主要因之一.
靜電源與其它物體接觸時,依據電荷中和的機理存在着電荷流動,傳送足夠的電量以抵消電壓.在高速電量的傳送過程中,將產生潛在的破坏電壓、電流以及電磁場,嚴重時將其中物體擊毀,這就是靜電放電.國家標準中定義:靜電放電是具有不同靜電電位的特體互相靠近或直接接觸引起的電荷轉移(GB/T4365-1995),一般用ESD表示.ESD會導致電子設備嚴重損坏或操作失常.
靜電對器件造成的損坏有顯性和隱性兩種.隱性損坏在當時看不出來,但器件變得更脆弱,在過壓、高溫等條件下極易損坏.
ESD兩種主要的破坏機制是:由ESD電流產生熱量導致設備的熱失效;由ESD感應出過高電壓導致絕緣擊穿.兩種破坏可能在一個設備中同時發生,例如,絕緣擊穿可能激發大的電流,這又進一步導致熱失效.
除容易造成電路損害外,靜電放電也極易對電子電路造成干擾.靜電放電對電子電路的干擾有二種方式.一種是傳導干擾,另一種是輻射干擾.
2.數碼產品的構造及其ESD問題
現在各類數碼產品的功能越來越強大,而電路板卻越來越小,集成度越來越高.並都或多或少的裝有部分接口用於人機交互,這樣就存在着人體靜電放電的ESD問題.一般數碼產品中需要進行ESD防護的部位有:USB接口、HDMI接口、IEEE1394接口、天線接口、VGA接口、DVI接口、按鍵電路、SIM卡、耳機及其他各類數據傳輸接口
ESD可能會造成產品工作異常、死機,甚至損坏並引發其他的安全問題.所以在產品上市之前,國內或國外檢測部門都要求進行ESD和其它浪涌衝擊的測試.其中接觸放電需要達到±8kV,空氣放電需要達到±15kV,這就對ESD的設計提出了較高的要求.
在殼體和PCB的設計中,對ESD問題加以注意之後,ESD還會不可避免地進入到產品的內部電路中,尤其是以下一些端口:USB接口、HDMI接口、IEEE1394接口、天線接口、VGA接口、DVI接口、按鍵電路、SIM卡、耳機及其他各類數據傳輸接口,這些端口很可能將人體的靜電引入內部電路中.所以,需要在這些端口中使用ESD防護器件.
以往主要使用的靜電防護器件是壓敏電阻和TVS器件,但這些器件普遍的缺點是響應速度太慢,放電電壓不夠精確,極間電容大,壽命短,電性能會因多次使用而變差.所以目前行業中普遍使用專業的“靜電抑制器”來取代以往的靜電防護器件 .“靜電抑制器”是專業解決靜電問題的產品,其內部構造和工作原理比其他產品更具科學性和專業性.它由Polymer高分子材料製成,內部菱形分子以規則離散狀排列,當靜電電壓超過該器件的觸發電壓時,內部分子迅速產生尖端對尖端的放電,將靜電在瞬間泄放到地.它最大特點是反應速度快(0.5ns~1ns)、非常低的極間電容(0.05pf~3pf),很小的漏電流(1μA),非常適合各種接口的防護.
因為靜電抑制器具有體積小(0603、0402)、無極性、反應速度快等諸多優點,現在的設計中使用靜電抑制器作為防護器件的比例越來越多,在使用時應注意以下幾點:
1、將該器件儘量放置在需要保護的端口附近;
2、到GND的連線盡可能短;
3、所接GND的面積盡可能大.
