電氣過(guò)應(yīng)力（EOS）和靜電放電（ESD）對(duì)集成電路是危險(xiǎn)的。愚蠢的人類找借口，使用安慰劑，并希望物理定律不適用于他們。本文揭露了這種想法的愚蠢，并提出了保護(hù)電子系統(tǒng)的實(shí)用方法。

介紹

電氣過(guò)應(yīng)力（EOS）和靜電放電（ESD）對(duì)電子電路構(gòu)成了真正的危險(xiǎn)。事實(shí)上，EOS和ESD是可預(yù)防IC故障的主要原因。有些人低估了EOS和ESD可能造成的損害的嚴(yán)重性。我們聽(tīng)到了很多關(guān)于為什么沒(méi)有必要采取適當(dāng)預(yù)防措施的借口：

“我不相信所有的hocus pocus（即花招）。

“我是一名工程師，這些年一直沒(méi)有問(wèn)題。

“這里的濕度很高?！?/p>

“我們已經(jīng)在印刷電路板（PCB）中內(nèi)置了ESD保護(hù)。

“所有IC都有內(nèi)置的ESD保護(hù)。

“從統(tǒng)計(jì)學(xué)上講，可能性是不會(huì)發(fā)生任何事情。

本應(yīng)用筆記揭露了這種錯(cuò)誤思維的愚蠢，并提出了保護(hù)電子系統(tǒng)的實(shí)用方法。

物理定律和EOS/ESD定律

我們首先回顧這些熟悉的借口，即缺乏適當(dāng)?shù)腅OS和ESD保護(hù)。

不幸的是，一個(gè)信念——即使是一個(gè)堅(jiān)定的信念——通常與物理定律幾乎沒(méi)有關(guān)系。安慰劑可以在醫(yī)學(xué)上起作用，因?yàn)槿祟惔竽X的控制力比我們預(yù)期的要多。所有相信重力會(huì)停止的人，并不能阻止我們跌跌撞撞。無(wú)論人們?nèi)绾慰创癶ocus pocus”，當(dāng)涉及到工程時(shí)，物理定律將始終適用。

無(wú)論一個(gè)人的職業(yè)如何，物理定律都存在。因此，如果一個(gè)部件沒(méi)有立即在煙霧中燃燒，并不意味著沒(méi)有EOS或ESD。明顯的功能也不意味著零件沒(méi)有損壞，以后不會(huì)死。

高濕度確實(shí)會(huì)降低ESD電壓。但是，請(qǐng)記住，建筑物的空調(diào)系統(tǒng)正在消除濕度，使我們感到舒適。人類并不擅長(zhǎng)猜測(cè)相對(duì)濕度水平，這是事實(shí)。

板 ESD 保護(hù)就像我們汽車中的安全氣囊——它們用于事故而不是日常使用。內(nèi)置ESD保護(hù)功能可降低損壞的機(jī)會(huì)，但不能完全消除受傷的可能性。

雖然大多數(shù)IC集成了ESD保護(hù)，但ESD結(jié)構(gòu)由微小元件組成。同樣，它們是用于事故而不是日常使用。

“從統(tǒng)計(jì)學(xué)上講，這不會(huì)發(fā)生在我身上。如果從統(tǒng)計(jì)上講，大多數(shù)汽車事故確實(shí)發(fā)生在離家25英里的范圍內(nèi)，那么更遠(yuǎn)的地方就不會(huì)發(fā)生事故嗎？請(qǐng)記住，數(shù)字不會(huì)說(shuō)謊，也不會(huì)顛覆物理定律

可靠的ESD保護(hù)符合物理定律

普通的 ESD 腕帶是帶有串聯(lián)（限流）電阻器的導(dǎo)電帶，通過(guò)電線和鱷魚(yú)夾連接到接地或參考點(diǎn)。大多數(shù)公司每天都會(huì)多次測(cè)試這種ESD保護(hù)的有效性。佩戴腕帶的人前往 ESD 測(cè)試站，將鱷魚(yú)夾連接到接地端子。當(dāng)人將手指觸摸到另一塊測(cè)試金屬板上時(shí)，機(jī)器會(huì)向人的身體增加靜電勢(shì)。如果電壓升高，則腕帶失效;如果接地有效地降低電壓，則表帶適合繼續(xù)使用。

經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的過(guò)程遵循物理定律并且是可靠的。但仍有一些消息來(lái)源顛覆了這一過(guò)程，并將有效的 ESD 腕帶轉(zhuǎn)化為 ESD 安慰劑。這是上述A項(xiàng)中的ESD hocus pocus。例如，取上相同的腕帶，不要將鱷魚(yú)夾連接到 ESD 測(cè)試儀接地?，F(xiàn)在，當(dāng)用手指觸摸金屬板時(shí)，電壓升高，腕帶失效。多年來(lái)，一直有公司銷售沒(méi)有地線的腕帶或聲稱地線是可選的。

這種無(wú)線腕帶假聽(tīng)起來(lái)很愚蠢，甚至像個(gè)笑話，但事實(shí)并非如此。幾年前，另一家半導(dǎo)體公司的一位朋友講述了一個(gè)故事。多年來(lái)，他們一直在從一家大型離岸制造商那里購(gòu)買產(chǎn)品，但突然發(fā)生了一些變化。他們發(fā)現(xiàn)進(jìn)口零件中的ESD損壞。當(dāng)被問(wèn)及時(shí)，離岸消息人士表示沒(méi)有任何變化，他們采取了嚴(yán)格的ESD安全預(yù)防措施。最后，這家半導(dǎo)體公司將一位ESD專家?guī)У搅酥圃焐痰奈恢?。一走進(jìn)工廠，專家就看到到處都是無(wú)線腕帶。通過(guò)更換接地線解決了ESD問(wèn)題，并且ESD損壞的部件數(shù)量急劇下降。

IC 中的 EOS/ESD 保護(hù)

我們?nèi)绾伪Ｗo(hù)電子產(chǎn)品免受ESD和EOS的影響？

IC內(nèi)部的ESD結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)用于在客戶將器件安裝到其產(chǎn)品PC板上之前對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。由于IC尺寸有限，因此無(wú)法承受系統(tǒng)ESD事件。然而，在電路板層面，輸入和輸出可以具有更穩(wěn)健的ESD結(jié)構(gòu)。這些外部分立元件往往比IC的內(nèi)部ESD保護(hù)元件在物理上更大，并承載更大的電流。

PC 板通過(guò)分立式硅（小信號(hào)或基準(zhǔn)）、肖特基二極管、雪崩（齊納）二極管、瞬態(tài)電壓抑制 （TVS） 二極管、氣管放電器件、電阻器、電感器和金屬氧化物壓敏電阻 （MOV） 的組合來(lái)防止 ESD。串聯(lián)電阻器和電感以及接地電容可用作低通濾波器。火花的上升時(shí)間非?？?，因此我們可以減慢它的任何方法都會(huì)降低峰值電壓。

圖1.典型的內(nèi)部 IC ESD 結(jié)構(gòu)。

圖1所示的ESD結(jié)構(gòu)位于IC內(nèi)部。圖1C是最常見(jiàn)的設(shè)計(jì)，在輸入和輸出信號(hào)引腳上使用兩個(gè)二極管。大多數(shù)IC數(shù)據(jù)手冊(cè)都規(guī)定，這樣的引腳的最大值電壓從-0.3V（如果接地是最低電壓）到V抄送（電源）加0.3V。這些是正向壓降為0.6V的硅二極管，那么為什么數(shù)據(jù)手冊(cè)說(shuō)0.3V？答案是因?yàn)樵诟邷叵拢O管開(kāi)始泄漏大量電流。二極管對(duì)地的操作通常很明顯。二極管至 V抄送要求電源為低阻抗才能有效。除非電源非常接近，否則低阻抗由去耦或旁路電容器處理。

在圖1B中，電源引腳沒(méi)有更高的電壓連接，因此齊納二極管將保護(hù)該引腳。圖1A中的齊納二極管出現(xiàn)在隱藏用途的引腳上。例如，一個(gè)零件，特別是IC的數(shù)字部分，可能具有特殊的測(cè)試或微調(diào)模式，用于自動(dòng)工廠測(cè)試。要進(jìn)入此模式，可以將引腳拉出一個(gè)高于V的二極管壓降抄送.測(cè)試后，斷開(kāi)IC電源以退出測(cè)試模式。

除了大多數(shù)模擬產(chǎn)品內(nèi)置的ESD保護(hù)外，Analog 還生產(chǎn)專門的 ESD 保護(hù)和其他故障保護(hù)器件，包括 ESD 保護(hù)二極管、模擬開(kāi)關(guān)和多路復(fù)用器、開(kāi)關(guān)去抖動(dòng)器/保護(hù)器、過(guò)壓保護(hù) （OVP） 控制器、信號(hào)線保護(hù)器、鋰離子 （Li+） 電池保護(hù)器以及限流和 USB 電源開(kāi)關(guān)。

審核編輯：郭婷