Что такое устройство, чувствительное к электростатическому разряду?

ESD-чувствительное устройство, относятся к электронным компонентам, уязвимым к повреждению от электростатический разряд (ESD). Эти устройства могут быть повреждены внезапными скачками напряжения, вызванными статическим электричеством. Даже разряды малой энергии (например, несколько сотен вольт) могут ухудшить производительность или привести к немедленному выходу из строя.

Какие устройства чувствительны к электростатическому разряду?

К числу распространенных устройств, чувствительных к электростатическому разряду, относятся:

1. Интегральные микросхемы (ИМС): Микропроцессоры, микросхемы памяти (например, RAM, Flash) и логические затворы (например, CMOS, TTL).
2. Транзисторы: MOSFET (полевые транзисторы металл-оксид-полупроводник) и BJT (транзисторы с биполярным переходом).
3. Диоды: Светодиоды (Light-Emitting Diodes) и лазерные диоды.
4. Прецизионные датчики: Датчики изображения (например, CCD, CMOS) и датчики MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems).
5. Аналоговые компоненты: Операционные усилители (ОУ) и стабилизаторы напряжения.
6. Дискретные полупроводники: Тиристоры и IGBT (биполярные транзисторы с изолированным затвором).
7. Пассивные компоненты с расширенными возможностями: Тонкопленочные резисторы и высокочастотные конденсаторы.

Эти устройства очень чувствительны к повреждениям от электростатического разряда (ESD) из-за своих маленьких и хрупких внутренних структур.

Как можно повредить устройство, чувствительное к ESD, в результате ESD?

ESD повреждает чувствительные устройства посредством импульсов высокого напряжения/тока, генерируемых во время электростатического разряда. Основные механизмы включают:

1. Тепловое перенапряжение: Быстрая передача энергии плавит или испаряет крошечные проводящие дорожки (например, транзисторные переходы), что приводит к необратимому разрушению.
2. Разбивка изоляции: Высокое напряжение пробивает тонкие диэлектрические слои (например, оксиды затворов МОП-транзисторов), создавая короткое замыкание или утечку.
3. Впрыск заряда: Статический заряд изменяет свойства полупроводников, ухудшая их характеристики (например, смещение порогов в КМОП-логике).
4. Скрытые дефекты: Частичные повреждения могут ослабить компоненты, что приведет к преждевременному выходу из строя во время эксплуатации.

Даже низкоэнергетические разряды (например, <100 В) могут нанести вред современной наноразмерной электронике.

При транспортировке устройств, чувствительных к электростатическому разряду, с одного объекта на другой используйте?

Для безопасной транспортировки и хранения устройств, чувствительных к ESD, используйте мешки со статической защитой, токопроводящую пену или заземленные ESD-безопасные контейнеры. Обеспечьте контроль влажности, избегайте физических нагрузок и маркируйте упаковки, чтобы обеспечить соответствие стандартам ESD, таким как ANSI/ESD S541 & IEC-61340-5-3-2022 .

Каково минимальное напряжение электростатического разряда (ESD), которое может повредить чувствительные к ESD устройства?

Чувствительные к электростатическому разряду устройства могут получить повреждения от напряжения до 20 вольт, незаметного для человека. Современные компоненты, такие как интегральные схемы или МОП-транзисторы, уязвимы даже при более низких уровнях.

Как обращаться с устройствами, чувствительными к электростатическому разряду?

Работа с устройствами, чувствительными к ESD, требует всестороннего понимания материалов, с которыми вы работаете, в частности их уязвимости к электростатическому разряду (ESD). Успешный Программа контроля электростатического разряда строится на определении того, какие устройства наиболее чувствительны к ESD, а также на оценке уровня их восприимчивости. Для этого необходимо ознакомиться с Модель человеческого тела (HBM) и Модель заряженного устройства (CDM) чувствительность всего оборудования в вашем помещении.

Модель человеческого тела (HBM)

Одной из наиболее распространенных причин возникновения ESD является прямой перенос электростатического заряда с тела человека на устройство ESDS. Сайт Модель человеческого тела (HBM) имитирует этот сценарий, моделируя, как электростатический разряд стекает с кончика пальца стоящего человека на устройство. Вот как это работает:

1. Конденсатор емкостью 100 пФ заряжается через высокоомный резистор (обычно в диапазоне мегаом) с помощью переключателя.
2. Накопленный заряд разряжается через резистор сопротивлением 1 500 Ом, подключенный последовательно к испытуемому устройству.
3. Затем устройство заземляется или переходит в низкопотенциальное состояние.

Этот метод, стандартизированный в ANSI/ESDA/JEDEC JS-001-2024 (Electrostatic Discharge Sensitivity Testing - Human Body Model), обеспечивает последовательную оценку устойчивости компонентов к воздействию электростатического разряда, вызванного человеком.

Модель заряженного устройства (CDM)

Другой основной причиной повреждения от ESD является заряд самого устройства в процессе производства или обращения с ним, что может привести к быстрому разряду при контакте с проводящей поверхностью с более низким потенциалом. Сайт Модель заряженного устройства (CDM) воспроизводит это явление, имитируя быстрый разряд накопленного статического заряда с заряженного компонента на заземленную поверхность.
Вот как это работает:

1. Фаза зарядки: Устройство приобретает электростатический заряд в результате трения или контакта с изолирующими материалами (например, упаковкой, конвейерами), действуя как одна пластина конденсатора. Накопленный заряд зависит от собственной емкости устройства (обычно 10-200 пФ) и условий окружающей среды.
2. Фаза разряда: Когда заряженный вывод устройства соприкасается с заземленным проводником, накопленная энергия резко разряжается через вывод. Этот разряд создает чрезвычайно высокие пиковые токи (до 20 кА) в течение наносекунд благодаря минимальному сопротивлению и индуктивности на пути.
3. Тестовая конфигурация: Испытания CDM оценивают устойчивость устройства к внешним воздействиям путем его зарядки до определенного напряжения (например, 250-1000 В на ANSI/ESDA/JEDEC JS-002) и запускает разряд по низкоомному пути. При проведении испытаний учитывается ориентация устройства, тип упаковки и паразитная емкость.

10 важных советов по работе с устройствами, чувствительными к электростатическому разряду

Обращение с устройствами, чувствительными к электростатическому разряду (ESD), требует тщательного внимания, чтобы предотвратить их повреждение. Вот десять важнейших советов по безопасному обращению:

1. Используйте безопасные для электростатических разрядов рабочие места
   Всегда работайте в Зона с защитой от электростатического разряда (EPA), оснащенные антистатическими ковриками & ESD-полыЗаземленные рабочие поверхности и надлежащее Символы ESD.
2. Носите безопасную для электростатического разряда одежду
   Используйте антистатические наручные ремни, каблучные ремниИ ESD-маски для предотвращения накопления статического электричества на теле.
3. Заземляйтесь правильно
   Перед работой с устройствами, чувствительными к электростатическому разряду, подсоедините антистатический браслет к заземленной точке.
4. Устройства за края
   Избегайте прямого прикосновения к контактам, разъемам или схемам. Держите компоненты за края, чтобы свести к минимуму риск электростатического разряда.
5. Используйте безопасную для электростатических разрядов упаковку
   Храните и транспортируйте чувствительные к электростатическому разряду устройства в антистатических пакетах, токопроводящей пене или экранированных контейнерах.
6. Контроль уровня влажности
   Поддерживайте относительную влажность воздуха в рабочей зоне на уровне 30-70%, чтобы уменьшить накопление статического электричества.
7. Используйте ионизаторы для нейтрализации
   Используйте ионизаторы для нейтрализации статического заряда на непроводящих поверхностях и материалах в EPA.
8. Ежедневная проверка устройств заземления ESD
   Используйте Комбинированный тестер ESD ежедневно проверять персональные системы заземления и убеждаться в их правильном функционировании.
9. Избегайте материалов с высоким уровнем статического электричества
   Держите пластик, винил и другие материалы с высоким уровнем статического электричества подальше от устройств и рабочих зон, чувствительных к ESD.
10. Ограничение движения в EPA
    Сведите к минимуму лишние движения в EPA, чтобы уменьшить образование статического электричества, вызванного трением или воздушными потоками.