電路級靜電防護設計技巧及防護

靜電放電（ESD）理論研究已經發展成熟，為模擬分析靜電事件，前人設（shè）計了多種靜電放電模型，包括但不限於（yú）人體模型（HBM）、帶電器件模型、場感（gǎn）應模型、場增強模型、機器模型和電容耦（ǒu）合模型等。在芯片級，通常采用HBM進行測（cè）試，電子產品則依（yī）據IEC 6 1000-4-2的放電模型進行測試。歐洲共同體通過IEC 61000-4-2建立了嚴格（gé）瞬變衝擊抑製（zhì）標（biāo）準，確保產品符合這一標準後，方可（kě）銷往歐（ōu）洲成員國。

IEC 61000-4-2規（guī）定的靜電放電（diàn）發生器分為接（jiē）觸放電和空（kōng）氣放電兩種類型。靜電放電現象主要電（diàn）流特征為1nS左右的上升沿，對ESD保護器件的響應時間提出了嚴格要（yào）求。靜（jìng）電放電發生器的能（néng）量集中在幾十（shí）MHz至500MHz的頻段，通常通過濾波器濾除特定頻帶的能量實現靜電（diàn）防護（hù）。

IEC 61000-4-2製定了幾個靜電放電（diàn）發生（shēng）器試驗等級，目前手機CTA測試（shì）執行的是3級標準，即接觸放電6KV，空氣放電（diàn）8KV。多數手機廠家會執行更高級別的靜電防護等級。

集成電路（IC）遭受ESD時，放電回路的電阻通常（cháng）極（jí）小，無法限製放電電流，導致高達數十安培的瞬間電流流入（rù）IC管腳。這（zhè）可能會嚴重損傷IC，甚至融化矽片管芯（xīn）。ESD還可能導致IC內（nèi）部金屬連（lián）接（jiē）被燒斷、鈍化層受損以（yǐ）及晶體管單元被燒壞。

ESD可能引發IC的死鎖效應。這種現象與CMOS器件內部類似可控（kòng）矽的結構（gòu）單元被激（jī）活有關，高電壓激活（huó）這些結構形成大電流通道，通常從電源VCC至地。串行接口（kǒu）器（qì）件的死鎖（suǒ）電流可高達1A。死鎖電流會持續到器件斷（duàn）電，此時IC通常因過熱而燒毀。

針對電路級ESD防護，常見的方法包括並聯放電器件、串（chuàn）聯阻抗、增加濾波網絡以及複合防護。並聯放（fàng）電器件包括TVS、齊納二極管、壓敏電阻和氣體放電管，各有其特點和適用場景。串聯阻抗通過串（chuàn）聯電（diàn）阻或磁珠限製ESD放電（diàn）電流。濾波網絡則能有效濾除靜電（diàn）能（néng）量。複合防（fáng）護結合（hé）了電阻和（hé）放電器件（jiàn），提供更全麵的防護效果。

為了進一（yī）步提升防護（hù）效果，還可以增加吸收回路，通過在敏感信號附件設置地的漏銅（tóng）或（huò）放置尖（）端放電點（diǎn）（火花隙）來吸收靜電。這些措施共同作（zuò）用，確（què）保（bǎo）電路在ESD事件中保持穩定運行。

在實際應用中，選擇合適（shì）的ESD防護策略和器件至關重要，需根據電路的具體（tǐ）需求（qiú）和成本考量進行綜合考慮。通過采用適當的防護措施，可以有效減少ESD對電路的損害，保障產品的可（kě）靠（kào）性和穩定性。