ESD器件防护工作原理
ESD静电防护知识介绍
静电对人体也会产生危害。例如，在生产过程中，工人可能会因为接触带静电的设备而受 到电击；在日常生活中，人们可能会因为接触带静电的物体而受到电击或产生不适。
esd静电防护的重要性
保障生产和人身安全
企业和个人应该采取有效的静电防护措施，以减少火灾和爆炸事 故的发生，保障生产和人身安全。
提高产品质量
03
esd静电防护措施
人员防护
使用腕带或脚带等设备，将静电荷导入大地 。
避免在ESD敏感区域内梳理头发或使用化纤 材质的抹布擦拭身体。
穿戴防静电工作服和鞋子，避免产生静电。 禁止在ESD敏感区域内脱衣服或鞋子。
区域防护
将ESD敏感区域与非敏感区域进 行隔离，并设置警示标识。
在ESD敏感区域内的入口处设置 静电释放柱或脚踏板。
1 2 3
ESD静电防护的必要性
在制造业、医疗、电子等领域，静电放电（ ESD）对产品可靠性和功能性带来了严重威胁 ，因此静电防护至关重要。
ESD静电防护的基本原理
通过减少静电荷的产生和扩散，以及提高设备 对静电放电的抵抗能力，来减少静电对设备的 影响。
ESD静电防护的主要措施
包括使用防静电材料、设计防护电路、实施人 员培训等措施，以及根据不同行业和设备特点 制定针对性的防护方案。
当人们穿着合成纤维制成的衣服或在合成纤维制成的地毯上走动时，
衣服和地毯之间会发生摩擦，导致电荷的转移。
02
感应起电
当一个带有静电的物体接近一个不带静电的物体时，不带静电的物体
也会感应出与带静电物体相反的电荷。例如，当人们走进一个充满静
电的房间时，他们的头发可能会因为感应而带上电荷。
03
充电设备
各种电子设备在使用过程中可能会产生静电，例如打印机、复印机、
ESD静电防护知识介绍
了解产品及周边环境
了解产品性质
包括材料、结构、功能等，以便分析其静电敏感程度。
了解周边环境
包括空气湿度、温度、洁净度等，以便评估静电放电的风险。
选择合适的ESD防护材料
导电材料
选用具有良好导电性能的材料，如金属、碳纤维等，可有效引 导静电荷的释放。
耗散材料
选用高耗散系数的材料，如导电泡棉、导电布等，可吸收静电 荷并延缓其释放。
完善接地措施
增加滤波器和电磁屏蔽措施，防止静电放电 信号进入产品。
采用可靠的接地方式，将静电荷引导至大地 ，降低产品受静电放电的风险。
06
ESD静电防护日常管理与维护
人员培训与操作规范
静电防护意识培训
提高员工对ESD静电防护重要性的认识，了解静电防护基本知识和技能。
操作规范制定
针对企业的实际情况，制定ESD静电防护操作规范，包括人员操作流程、设备使 用注意事项等。
屏蔽材料
选用具有电磁屏蔽性能的材料，如金属网、导电涂料等，可防 止静电放电对产品产生干扰。
制定全面的ESD防护方案
优化产品结构
合理安排产品的布局和接口，降低静电放电 的风险。
选择正确的接口和连接 方式
采用防静电接口和连接方式，如ESD插头、 ESD插座等，以避免静电放电对产品的影响 。
加强滤波和屏蔽
制造业生产线上的设备和产品，如汽车零部件、机械设备等，对静电荷较为敏感 ，静电放电可能导致设备故障或产品损坏。
仓库和运输过程中的静电防护
仓库和运输过程中产生的静电荷容易引发火灾和爆炸事故，因此需要在仓库和运 输过程中采取防静电措施。
04
ESD静电防护法规与标准
我国ESD相关法规与标准
国家标准GB 17625.1-2012
esd管 原理
esd管原理ESD管原理什么是ESD管？ESD（Electro-Static Discharge）管，又称静电保护管或静电防护管，是一种针对静电放电（ESD）保护设计的元件。
静电放电是由于电荷的累积在两个物体之间突然放电导致的现象，可对电子设备、集成电路等造成损害。
ESD管的作用ESD管可以有效地保护集成电路等电子设备不受静电放电的影响，避免静电放电对电路造成不可逆的损坏。
它能将静电放电电流引导到地或其他安全路径，从而保护电路中的敏感部分。
ESD管的原理ESD管的主要原理是通过电流浪涌保护器件和镇压二极管来实现对静电放电的保护。
电流浪涌保护器件电流浪涌保护器件，也称为低容量电流限制器，主要是通过限制和分散ESD电流，使其能够平稳地通过保护器件，从而保护集成电路。
镇压二极管镇压二极管是一种具有高阻抗的二极管，正向工作电压低，而在逆向工作电压下具有较低的阻抗。
当静电放电发生时，镇压二极管会迅速导通并吸收大部分ESD电流，从而保护电路免受损坏。
ESD管的设计要点ESD管的设计需要考虑以下几个要点：1.低电流泄漏：ESD管在正常工作情况下应该具有非常低的电流泄漏，以避免对正常电路的干扰。
2.快速响应时间：ESD管需要在静电放电发生时迅速响应，并将电流引导到安全路径，以保护电路。
3.高电压容限：ESD管需要能够承受较高的电压，以确保在发生静电放电时不会被击穿。
4.适应性强：ESD管需要适应不同的应用环境和电路设计，并且具有良好的兼容性和可靠性。
总结ESD管是一种用于保护电子设备不受静电放电影响的重要元件。
通过电流浪涌保护器件和镇压二极管的原理，ESD管能够将静电放电引导到安全路径上，避免对电路造成不可逆的损坏。
在设计ESD管时，需要考虑低电流泄漏、快速响应时间、高电压容限和适应性强等要点，以确保其在不同应用场景下的有效工作。
参考资料： - [ESD Protection Tutorial]( - [Understanding ESD Protection Diode Specifications](。
ESD基本原理和防护
ESD基本原理和防护ESD（Electrostatic Discharge，静电放电）是在电子元器件的生产、运输、储存、处理和使用过程中，由于静电电荷的积累和释放造成的电子器件的损坏。
静电放电可能引发火花或电弧，产生高能量电磁波，从而导致故障甚至损坏电子设备。
ESD产生的原理主要与静电的产生和电荷的积累有关。
在物体摩擦、与其他物体接触、电阻和电容效应以及电场感应等过程中，会产生静电。
当电子器件表面及接触物之间的电位差超过其抗静电损伤能力时，就会发生静电放电。
一般来说，ESD产生的主要原因有：人体和电子设备的摩擦和接触、静电电场的感应、电子设备与静电环境之间的电位差。
为了防止静电放电对电子器件的损坏，需要采取一系列的防护措施。
下面是一些常见的ESD防护方法：1.提高空气湿度：由于空气湿度的增加可以降低物体表面的电阻，从而减小静电的积累。
适当提高室内湿度可以有效减少静电带来的危害。
2.使用抗静电工作台和防静电地板：抗静电工作台和防静电地板是防止静电积累和放电的重要手段。
抗静电工作台是通过接地来消除电荷的积累，保护电子器件不受静电损害。
防静电地板通过导电性材料和接地来防止静电的积累，并将静电释放到地面。
3.使用符合标准的防静电材料：在生产和储存过程中，应使用符合防静电特性标准的容器、包装材料和工具。
这些材料往往具有抗静电性能，能够减少静电积累和放电的发生。
4.穿戴适当的防静电服装和手套：防静电服装和手套可以有效地将电荷导入地面，减少静电放电的发生。
这些服装和手套通常由导电纤维或导电材料制成。
5.使用ESD安全工具：在操作电子器件时，应使用符合防静电要求的工具，如防静电钳子、防静电螺丝刀等，以减少静电的积累和放电。
在电子设备的生产和使用过程中，ESD的防护是非常重要的。
适当的ESD防护可以保护电子器件的品质和寿命，减少故障率和维修成本。
因此，大家在使用电子设备时，特别是对于静电敏感的电子器件，都应注意静电的产生和释放，采取相应的防护措施，以保障电子设备的正常运行。
ESD(静电放电)原理、模型及防护
料、防静电涂料等，以降低设备表面静电电荷的积累。
设备接地
Байду номын сангаас
02
将设备与大地连接，使设备上积累的静电电荷能够迅速泄放到
大地，避免静电放电对设备造成损害。
静电消除器
03
在关键部位安装静电消除器，通过产生相反电荷来中和设备表
面的静电电荷，达到消除静电的目的。
系统级防护策略
系统接地
将整个系统与大地连接，确保系统内各部分电位一致，减少静电放 电的可能性。
ESD(静电放电)原理、模型及防护
目录
• 静电放电（ESD）基本概念与原理 • ESD模型与特性分析 • ESD防护措施与方法 • ESD测试与评估方法 • ESD在工业生产中应用案例分享 • 总结与展望
01
静电放电（ESD）基本概念与原 理
静电产生及危害
静电产生原因
物质接触、摩擦、分离等过程导 致电荷不平衡，形成静电。
规范操作培训
制定详细的设备操作规范，对操作人员进行培训，确保其在操作 过程中能够遵循规范，减少静电放电的风险。
静电防护装备使用
要求操作人员佩戴防静电手环、防静电鞋等静电防护装备，降低 人体静电对设备的影响。
04
ESD测试与评估方法
测试标准介绍
这是国际电工委员会制定的静电放电抗扰度测试标准，它规定了 测试等级、测试方法、测试环境和设备要求等。
特性
HBM放电电流具有较快的上升时间和较短的持 续时间，通常持续几百纳秒。放电能量较低，但 足以对敏感器件造成损坏。
应用场景
HBM模型常用于评估手持设备、可穿戴设备等 便携式电子产品的ESD防护能力。
机器模型（MM）
描述
应用场景
esd防护电容的原理
esd防护电容的原理ESD防护电容是一种特殊的电容器，主要用于保护电子元件和电路免受静电放电（ESD）的影响。
静电放电是指在两个物体之间发生电荷的传递，当这种电荷传递超过物体所能承受的极限时，就会引发静电放电。
静电放电对电子元件和电路产生的瞬间高电压和高电流可能导致设备损坏、数据丢失甚至系统崩溃。
因此，为了保护电子设备免受静电放电的影响，ESD防护电容应运而生。
ESD防护电容的原理主要基于两个关键点：电荷的储存和电流的释放。
首先，ESD防护电容通过其特殊的结构和材料，能够有效地储存电荷。
当外部静电放电产生时，电容器会吸收并储存电荷，从而避免电荷直接传递到电子元件和电路中。
其次，ESD防护电容能够快速地释放储存的电荷，以降低电荷传递的电压和电流。
通过这种方式，ESD防护电容可以有效地将静电放电的影响降到最低，保护设备的安全稳定运行。
ESD防护电容采用了一系列特殊的设计和材料，以确保其正常工作。
首先，ESD防护电容通常采用高介电常数的材料作为电介质，如陶瓷或聚合物。
这种材料具有较高的电容量和良好的绝缘性能，能够有效地储存和隔离电荷。
其次，ESD防护电容还具有较低的电阻，以便电荷能够快速地通过电容器流动，避免在电容器内部积累过多的电荷。
此外，ESD防护电容还会采用特殊的结构设计，如多层结构或金属化电极，以增加电容器的电容量和放电速度。
在实际应用中，ESD防护电容通常与其他电子元件和电路连接在一起，以提供全面的静电防护。
典型的应用包括在IC芯片的输入/输出端口和电源线路上安装ESD防护电容。
当外部静电放电发生时，ESD防护电容会吸收和释放电荷，以保护IC芯片不受损害。
此外，ESD防护电容还可以用于防护其他电子设备，如智能手机、计算机和电视等，以提高其抗静电放电能力。
总结一下，ESD防护电容通过储存和释放静电放电产生的电荷，保护电子元件和电路不受静电放电的影响。
它采用特殊的材料和结构设计，具有高电容量、低电阻和良好的绝缘性能。
esd防护基本原理
esd防护基本原理ESD防护基本原理ESD（Electrostatic Discharge，静电放电）是指在两个物体之间发生的突发放电现象。
ESD不仅会对人体和设备造成损害，还可能导致生产线的停工和产品的损失。
因此，为了保护人员和设备的安全，以及保证生产线的正常运行，进行ESD防护是非常重要的。
ESD防护的基本原理是通过控制静电的产生、传播和释放，来降低ESD对人体和设备的危害。
下面将详细介绍ESD防护的基本原理。
1. 静电的产生控制静电的产生是由于物体表面带电不平衡所引起的，因此控制静电的产生是ESD防护的第一步。
主要的控制措施包括：- 选择低静电产生材料：使用低静电产生材料可以减少静电的产生。
例如，在工作环境中使用抗静电材料制作地板、工作台面等。
- 控制湿度：湿度对静电的产生有很大影响。
适当控制湿度可以减少静电的产生。
通常情况下，湿度应保持在30%～70%之间。
- 接地：将物体接地是降低静电的产生的有效方法。
通过接地，可以将物体上的静电荷释放到地球上。
在ESD敏感区域，应使用专门的ESD接地装置。
2. 静电的传播控制静电的传播是指静电荷从一个物体传递到另一个物体的过程。
为了控制静电的传播，需要采取以下措施：- 隔离：将可能带电的物体与静电敏感的物体进行隔离，以防止静电的传播。
例如，在工作环境中设置静电隔离区域，将ESD敏感设备与可能带电的设备隔离开来。
- 屏蔽：使用屏蔽材料来阻止静电的传播。
屏蔽材料可以吸收或反射静电荷，从而减少静电的传播。
在设计ESD防护设备时，可以采用屏蔽罩、屏蔽布等。
3. 静电的释放控制静电的释放是指静电荷从物体释放到地球上的过程。
为了控制静电的释放，需要采取以下措施：- 静电消除：通过静电消除器等设备，将物体上的静电荷迅速地释放到地球上，以防止静电的积累和放电。
在工作环境中，可以设置静电消除器来定期对工作区域进行静电消除。
- 静电接地：将物体接地是静电释放的常用方法。
esd保护电路原理
esd保护电路原理
ESD（静电放电）保护电路是一种用于保护电子设备免受外部静电放电损害的电路设计。
静电放电是指由于电荷的不平衡而产生的短暂的高电压放电现象，会对敏感的电子器件造成不可逆转的损坏。
ESD保护电路的设计目标是将外部静电放电的能量引导到安
全地方，避免其对电子设备造成伤害。
为了实现这一目标，ESD保护电路通常由以下几个关键部分组成：
1. 静电放电探测器：用于检测外部静电放电事件的发生。
一旦探测到静电放电，它会发送一个信号给保护电路。
2. 充电泵：用于将ESD保护电路与电源之间建立一个高电压差。
这个高电压差是为了将静电放电的能量引导到地。
3. 电压限制器：用于限制引导过来的静电放电能量的电压，并防止其超过设备耐受的最大电压。
4. 可重复使用的保护元件：用于吸收和分散静电放电的能量。
这些元件可以多次使用，因为它们在处理静电放电时可以自愈。
5. 地引线：用于将引导过来的静电放电能量导入地。
地是一个电势为零的点，可以安全地对外部静电放电进行耗散。
综上所述，ESD保护电路的原理是通过静电放电探测器检测
外部静电放电事件，然后利用充电泵建立高电压差将静电放电
能量引导到地引线，并通过电压限制器和可重复使用的保护元件保护电子设备免受损害。
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ESD器件防护工作原理
这里介绍手机中比较常用的TVS管和压敏电阻。
一、ESD器件的主要性能参数
1、最大工作电压(Max Working Voltage)
允许长期连续施加在ESD保护器件两端的电压(有效值)，在此工作状态下ESD器件不导通，保持高阻状态，反向漏电流很小。
2、击穿电压(Breakdown Voltage)
ESD器件开始动作(导通)的电压。
一般地，TVS管动作电压比压敏电阻低。
3、钳位电压(Clamping Voltage)
ESD器件流过峰值电流时，其两端呈现的电压，超过此电压，可能造成ESD永久性损伤。
4、漏电流(Leakage Current)
在指定的直流电压(一般指不超过最大工作电压)的作用下，流过ESD器件的电流。
一般地，TVS管的反向漏电流是nA级，压敏电阻漏电流是μA级，此电流越小，对保护电路影响越小。
5、电容(Capacitance)
在给定电压、频率条件下测得的值，此值越小，对保护电路的信号传输影响越小。
比如硅半导体TVS管的结电容(pF级)，压敏电阻的寄生电容(nF级)
6、响应时间(Response Time)
指ESD器件对输入的大电压钳制到预定电压的时间。
一般地，TVS管的响应时间是ns级，压敏电阻是μs级，此时间越小，更能有效的保护电路中元器件。
7、寿命(ESD Pulse Withstanding)
TVS技术利用的是半导体的钳位原理，在经受瞬时高压时，会立即将能量释放出去，基本上没有寿命限制；而压敏电阻采用的是物理吸收原理，因此每经过一次ESD事件，材料就会受到一定的物理损伤，形成无法恢复的漏电通道，会随着使用次数的增多性能下降，存在寿命限制。
二、TVS管(硅半导体)
瞬态抑制二极管（Transient Voltage Suppressor）简称TVS，是一种二极管形式的高效能保护器件，利用P-N 结的反向击穿工作原理，将静电的高压脉冲导入地，从而保护了电器内部对静电敏感的元件。
以TVS二极管为例：当瞬时电压超过电路正常工作电压后，TVS二极管便发生雪崩，提供给瞬时电流一个超低电阻通路，其结果是瞬时电流通过二极管被引开，避开被保护器件，并且在电压恢复正常值之前使被保护回路一直保持截止电压。
当瞬时脉冲结束以后，TVS二极管自动回复高阻状态，整个回路进入正常电压。
TVS管的失效模式主要是短路，但当通过的过电流太大时，也可能造成TVS管被炸裂而开路。
TVS管有单向和双向两种，单向TVS管的特性与稳压二极管相似，双向TVS管的特性相当于两个稳压二极管反向串联，其I-V曲线特性图见图1，图中性能参数注解：
①反向断态电压(截止电压) V RWM与反向漏电流I R：反向断态电压(截止电压)V RWM表示TVS管不导通的最
高电压，在这个电压下只有很小的反向漏电流I R。
②击穿电压V BR：TVS管通过规定的测试电流I T时的电压，这是表示TVS管导通的标志电压。
③脉冲峰值电流I PP：TVS管允许通过的10/1000μs波的最大峰值电流（8/20μs波的峰值电流约为其5
倍左右，8/20μs是定义I PP脉冲波电流，请参考下图2），超过这个电流值就可能造成永久性损坏。
在同一个系列中，击穿电压越高的管子允许通过的峰值电流越小。
④最大箝位电压V C：TVS管流过脉冲峰值电流I PP时两端所呈现的电压。
⑤正向导通电压V F：TVS通过正向导通电流I F的压降。
除上述性能参数外，TVS管还有一个关键参数：P-N结电容C j。
图1 TVS 管
I-V 曲线特性图
图2
图4 1090074 的电气特性
三、压敏电阻(MLV/MOV)
多层压敏电阻(MLV)及金属氧化物压敏电阻(MOV)利用ZnO 等压敏陶瓷材料的压敏特性，实现了对静电的防护，压敏电阻器的电阻体材料是半导体，当施加于压敏电阻器两端电压小于其压敏电压，压敏电阻器相当于10M Ω以上绝缘电阻；当在压敏电阻器两端施加大于压敏电压的过电压时，压敏电阻器的电阻急剧下降呈现低阻态，从而把电荷快速导走，有效地保护了电路中的其它元器件不致过压而损坏。
压敏电阻采用的是物理吸收原理，因此每经过一次ESD 事件，材料就会受到一定的物理损伤，形成无法恢复的漏电通道，会随着使用次数的增多性能下降，存在寿命限制问题。
压敏电阻支持双向保护，它的伏安特性是完全对称的，见图5，V W ：正常工作电压(Working V oltage)。
I L ：最大V w 工作条件下的漏电电流(Leakage Current)。
压敏电阻的失效模式主要是短路，但当通过的过电流太大时，也可能造成阀片被炸裂而开路。
V I R 双向TVS 管 I T
I PP V RWM V c V BR 单向TVS 管
I
I F
V F I R
I T I PP
V RWM
V c V BR I V
图5 ZnO 等压敏陶瓷材料的压敏电阻I-V 曲线特性图
四、TVS 管和压敏电阻应用场合
通过对TVS 管和压敏电阻的性能对比，根据各自的优点，适合应用场合列下：
1、 与压敏电阻比较，TVS 管具有响应时间快、钳位电压偏差小、结电容小、反向漏电流小和无寿命限制等优点，因
而较适合于信号质量要求高、线漏电要求小等接口的ESD 防护，比如高速数据信号传输线、时钟线等。
2、 与TVS 管比较，压敏电阻的击穿电压V BR 和箝位电压V C 都相对高，通流能力相对强，具有更强的浪涌脉冲吸收能
力，因而较适合于电源接口的ESD 或浪涌防护。
3、 对于两者都适合的场合，考虑价格因素，选用压敏电阻。
I L
V W V 1mA
V BR I PP V C ① 预击穿区(V ≤V BR )：在此区域内，当施加于压敏电阻器两端电
压小于其压敏电压，压敏电阻器相当于10M Ω以上绝缘电阻。
② 击穿区(V BR ＜V ≤V C )：当在压敏电阻器两端施加大于压敏电压
的过电压时，压敏电阻器的电阻急剧下降呈现低阻态，其两端电压的微小变化就可引起电流的急剧变化。
③ 上升区(V C ＜V)：当过电压很大，上升区电流和电压几乎呈线
性关系，压敏电阻在该区域已经恶化，失去了其抑制过电压、吸
收或释放浪涌能量等特性，甚至造成压敏电阻永久性的损坏。
I。