ESD防护原理
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保护原理
esd保护原理ESD保护原理。
ESD（静电放电）是指在两个物体之间由于静电电荷的不平衡而产生的突然放电现象。
静电放电可能对电子设备造成严重的损害，因此在电子设备设计中，必须考虑如何有效地保护设备免受ESD的影响。
本文将介绍ESD的原理以及常见的ESD保护方法。
首先，了解ESD的原理对于有效地进行ESD保护至关重要。
ESD是由于静电电荷的不平衡而引起的，当两个带有静电电荷的物体之间的电荷不平衡达到一定程度时，就会发生静电放电。
这种放电会产生高能量的电磁辐射，对周围的电子设备造成损害。
因此，必须采取一些措施来防止或减轻这种损害。
其次，常见的ESD保护方法包括静电放电器件和设计防护措施两种。
静电放电器件是一种专门用于吸收和分散ESD能量的器件，常见的静电放电器件包括TVS二极管、金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）和二极管等。
这些器件可以在电路中起到保护作用，吸收来自ESD的能量，防止其对电子设备造成损害。
另外，设计防护措施也是非常重要的。
在电子设备的设计中，可以采取一些措施来预防ESD损害，比如在PCB板上布置ESD防护元件、增加接地点、采用合适的线路布局等。
这些设计防护措施可以有效地减轻ESD对电子设备的影响，提高设备的抗ESD能力。
总的来说，ESD保护是电子设备设计中非常重要的一环。
了解ESD的原理以及采取有效的保护措施是确保电子设备正常运行的关键。
通过合理选择静电放电器件和设计防护措施，可以有效地保护设备免受ESD的影响，延长设备的使用寿命，提高设备的可靠性。
希望本文能够帮助读者更好地了解ESD保护原理，并在实际的电子设备设计中加以应用。
ESD静电防护
定期对工作环境进行ESD检测，以 确保环境中的静电荷在可控范围内 。
04
ESD静电防护应用
电子行业的应用
电子元器件的静电保护
对于微电子元器件，如集成电路、晶体管等，应采取适当的静电保护措施，以避 免静电放电对其性能和可靠性产生不良影响。
电子设备的静电保护
对于各种电子设备，如计算机、打印机、复印机等，除了对内部电子元器件进行 静电保护外，还需对外接口、电缆等部位采取静电保护措施。
设备防护措施
使用防静电设备
在ESD敏感区域，应使用防静电设备，如防静电工作台、防静电货架等。
设备接地
电子设备需通过导线连接地面，确保良好的接地状态，防止静电积累。
工作环境防护措施
保持湿度
在ESD敏感区域，应保持适当 的湿度，以防止静电荷的积累
。
使用防静电包装
对于容易产生静电的电子元件和 组件，应使用防静电包装进行保 护。
我国静电防护法规与标准
国家军用标准（GJB）
包括军用设备和产品的静电防护要求和试验方法等。
信息产业部标准（SJ/T）
针对电子产品的静电放电抗扰度和防静电放电措施作出了相关规定。
国家标准（GB）
包括电子产品制造过程中的静电防护要求和测试方法等。
静电防护认证与测试
要点一
国际防静电体系认证 （ESD S2…
医疗行业的应用
医疗设备的静电保护
医疗设备中采用了大量的微电子元器件和集成电路，因此静 电放电对其性能和可靠性影响较大。为确保医疗设备的正常 运行，需采取适当的静电保护措施。
药品和试剂的静电保护
药品和试剂的储存和使用过程中，静电放电可能导致其性能 下降或发生危险。因此，对于药品和试剂的储存和使用环境 ，应采取适当的静电保护措施。
ESD器件防护工作原理
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。
esd防护电容的原理
esd防护电容的原理
ESD（静电放电）防护电容的原理是通过电容器的电容特性来提供对静电放电的阻抗，从而保护电路及其相关设备免受静电放电造成的损害。
在正常情况下，电容器不会对电流产生阻碍，因此对正常的电路运行没有任何影响。
然而，当电容器接收到一个短时间内的高电压冲击，如静电放电时，其电容特性会导致电容器迅速充电，阻碍过高电压通过。
这样就使得电容器充当了一个“排放器”，吸收和分散高电压，保护了电路及其相关设备。
ESD防护电容通常由片式电容器构成，具有高电压容忍度、低电感和低内阻等特点，能够有效地吸收和降低静电放电所产生的高电压脉冲。
这样，ESD防护电容就能够保护电路中的敏感元件，如集成电路、晶体管等，免受静电放电引起的电压过高而产生的损坏。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ESD器件防护原理
这里介绍比较常用的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
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
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 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
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
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
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
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。
I L ：最大V w 工作条件下的漏电电流。
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。
V 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。