静电基本知识(精)
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图5(c).最后导体B带有电荷.
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静电的基本物理特性
1.有吸引或排斥的力量.(F=
Q1 Q2 1 4πε r2
N
)
2.有电场存在,与大地有电位差.(V= 3.会产生放电电流.(I= V )
R
Q C
)
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静电所带的问题
*组件吸附灰尘改变线路间的阻抗,影响组件的 功能或寿命.
*静电放电现象对敏感的电子装置所造成的破坏,包括因电场
或电流坏组件绝缘层和导体,使组件不能工作 (完全破坏)以
及因瞬间的电场软击穿或电流产生过热使组件 受伤, 仍然工 作, 但是寿命受损. *静电使微处理器产生误操作和死循环. *静电荷所引起的生产线和制造流程方面的问题.
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静电电荷对微电子工业的影响
由静电电荷所形成的主要问题是:
(1) 微污染.
(2) ESD失效
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感 应 生 电
◆ 当带电的物体产生静电场时, 应生电现象就产生了.如果你将 一块导电体放置于感应导电体中, 它将会获取静电荷,而全然不必 与原带 电子接触.
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感应生电
对导电材料, 因电子能在它的表面自由流动,
所以有其它两种方式可令其上产生静电荷. 第
一种由感应造成, 机理作用示图4(a),(b),(c).第二
Human Hair
Nylon Wool Lead
人发
耐隆 羊毛 铅
Silk
Paper Cotton Steel Wood Acetate Rayon Orlon Saran Polyethylene - Teflon
丝
纸张 棉花 钢铁 木材 醋酸螺莹丝 奥龙 莎冉树脂(包食物用透明膜) 聚乙烯树脂 铁氟龙
介电常数,则会产生电弧以破坏氧化层,其结果短路.
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半导体装置的静电敏感度-静电敏感器件
(Static Sensitive Device 简称SED)
Ë ¸ ¸ m « ¬ ¦¡ VMOS MOSFET GaAsFET EPROM JFET SAW OP-AMP(¹ B© ñ ¾ ¹ ) C MOS/N MOS ² ² ´ É (¨ v ¯ S ° ò )¤ GÌ å º Þ ¡ ¤ Á ù ¹ q ª ý (« p ,² Ó) ù ¦V ´  ¹ Ê ^ º Þ ECL(µ o ® g Ì å ° ¸ ¦X Å Þ ¿ è ¹ q ¸ ô ) SCR(¥ i ± Ö º ) ² ² ´ É (¨ v ¯ S ° ò )´ ¹ Ê ^ º Þ -´ ¹ Ê ^ º Þ Å Þ ¿ è ¹ q ¸ ô R¹ À q © ñ ¹ q ± Ó· P « × S ³ ò (¥ ñ ) 30-1800 100-200 100-300 100 104-700 150-500 190-2500 250-3000 300-2500 300-3000 380-7000 500-1500 680-1000 1000-2500
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微 污 染
因为任何时候芯片本身或空气中的灰尘粒子带 有电荷,在它 附近即会出现一个电场,靠近这些材料将感应由此被极化. 库伦 力F即会出现并将它们拉在一起, 如果两者带 有不相同的电荷, 那结果更不用说了.
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A
B
F
图6,由于B上发生极化而感出库伦力F
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不同器件SiO2层横截面及下一代发展趋势
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易遭受静电破坏的场所
电子组件及产品在什幺情况不会遭受静电破坏呢?可以这幺 说:电子产品从生产到使用的全过程都遭受静电破坏的威胁, 从器件制造到插件装焊,整机装联,包装运输直至产品应用都 在静电的威胁之下.
就工业上发现,ESD基本上有3 种型式, 它们会引起ESD敏感
的降质或损坏有:
1.人体型式.
2.微电子器件带电型式.
3.场 感 应 型 式
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人 体 型 式
人体型式即指当人体活动时身体和衣服之间的摩擦产生摩
擦电荷.若人们手ຫໍສະໝຸດ BaiduESD敏感的装置而不先泄放电荷到地,摩擦
电荷将会移向ESD敏感的装置而造成损坏.
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静电电压在工作室
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微电子器件带电型
微电子器件带电型式即这些ESD敏感的装置,尤其对塑料件,
当在自动化生产过程中,会产生摩擦电荷,而这些摩擦电荷通过 低电阻的线路非常迅速地泄放到高度导电的牢固接地表面,因
此造成损坏.
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场感应型式
场感应型式即指有强电场围绕,这可能来之于塑料件或
人的衣服,会发生电子极化跨过氧化层.若电子差超氧化层的
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图1,由材料的接触和分离形 成静电电荷.
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接触面
图2.二种材料中电子从一个原子移到另一个原子
图2.所示当二种材料接触,由于在材料A中其原子核 对其最外围电子的吸收力较小, 因此附到材料B上, 最后A极性为“+”, B为“-”.
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摩擦生电强弱之系列
+ Hand Asbestos Glass 人手 石棉 玻璃
*任何一种材料都可能带静电,而产生静电的最普通方式,就是 感 应和摩擦生电.
*从发生的结果来看,所谓静电应为离子在两接触面产生位移. 5
6
静电如何产生?
*摩擦是产生静电的主要方法 *当两个物体表面紧密接触,然后在分开时,一个物体的表面就
会因失去电子而带正电荷, 而另一个物体的表面也会因得到
等量的电子而带 负电荷.(如图1)
种由接触产生,其机理作示图5(a),(b),(c).
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图4(a). 从A处发生电场E, 在导体B上感 应出的极性.
A
B
图4(b).当导体B接地,电子从 地流入将所有正电荷中和.
图4(c)断去接地时,导体 B变成负电荷.
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图5(a).导体B开始时呈中性 状态.
图5(b).导体A和B相互接触 时,电荷从A流向B直至电 压平衡.
静 电 基 本 认 识
What is ESD
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静电的基本认识 包括:
1.何谓静电?
2.静电如何产生?
3.静电带来的问题?
4.何谓静电敏感组件?
2
3
4
静 电 是 什 幺?
*自然规律是试图将正电荷和负电荷保持平衡,理想的物体应保
待不带电的中性状态.
*当物体表面的分子带有电荷或极化时,带电现象就出现了.
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ESD 失 效 大规模的生产,包装或测试过程中,静电放电对电子装置所造 成的危害是无须置疑的. 随着对器件体积各容限的要求的提高, 电路尺寸也已不断地减少,但这也使得器件对静电放电的危害的 承受力的将下降.特别是在专为越来越低的工作电压所设计的电 路中,微小的电荷就能导致件损坏.
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ESD 3 种 型 式