8.静电防护设计
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、
电子信息系统机房静电防护技术与设计
电子信息系统机房静电防护技术与设计【摘要】本文从静电的产生入手，并分析了静电对机房及工作人员所造成的危害，针对问题的原因提出一些防护措施，及设计方案希望能够消除静电对工作人员精神及工作效率的影响，更好的保护电子系统的安全。
【关键词】电子信息系统；静电；防护设计静电不仅会对计算机运行出现随机故障，而且还会导致某些元器件，如CMOS、MOS电路，双极性电路等的击穿和毁坏。
这些静电导致的一些故障，工作人员不易发现有时还误以为是软件故障，通常情况下静电主要是通过工作人员身体对计算机相关设备接触产生打火现象能量较高的使人产生触电的感觉，这样对工作人员精神及工作效率都会产生一些影响。
现重点介绍电子信息系统机房（以下简称机房）的静电防护的一些行之有效的方法。
1.静电造成的危害1.1静电对电子设备的危害一般情况下静电对电子设备的危害主要有两大类：（1）浮游尘埃的吸附，主要是在静电引力的作业下产生的。
（2）介质击穿，静电放电时引发。
1.2人体静电的危害工作人员，所穿戴的衣帽手套等纤维物质，在操作、维护过程中由于摩擦作用会产生摩擦静电，所负载的电荷达到一定程度时候就会产生放电形成电火花现象，瞬间释放的电压或放电功率都巨大，当携带电子的身体与电子设备发生接触时，极有可能会击穿某些元器件，同时人体也会产生电感应。
操作人员所收到的电击虽不会造成生理上的危害但电击让人产生的精神紧张会影响工作人员的工作效率。
1.3静电对软件造成的损坏静电对软件的损坏主要现象有：导致装置的功能暂发生故障不能正常运行；发生错误信号；动作中的信息出现空白现象。
1.4静电对硬件的损坏元器件在瞬间或者在一定的时间内被击穿。
2.静电防护措施静电对计算机系统的影响主要表现在两方面，一是计算机及外设所使用的元器件、组装设计、电路设计等过程中；二是指在机房的设备上，为此可通过以下三种方式法解决：2.1气相法是指离子发生器将发生的离子送入空气，其包括离子吹入法及空调法两种。
《防止静电事故通用导则》
《防止静电事故通用导则》GB 12158—2023《防止静电事故通用导则》GB 12158—2023前言本标准是对GB 12158—1990《防止静电事故通用导则》的修订。
本标准的第5、6、7、8 章为强制性条文。
本标准修订过程中主要参考了PD CLC／TR 50404：2023《机械安全避开静电危害的指南和推举标准》、ANSI／ESD-S20.20 一1999《建立一个静电放电掌握大纲》、IEC 79-20 1996-10《爆炸性气体的静电点燃危急性》。
本标准主要进展了以下修订：——增加了相对湿度较低时静电危害简洁发生，掌握湿度可以防止静电危害发生的描述；——增加了防止静电危害治理措施的要求；——调整和增加了对静电消退器的使用规定；——增加了对暴露外表、分层构造、金属网、防静电绳索或软管、金属链、恶劣天气、合成材料等因素的对应要求；——修改了对管道施工中跨接的要求；——增加了非金属材料制造罐、管道的外表电阻和体电阻率的界限要求；——增加了人体静电的防护措施的内容；——删除了附录中最小点燃能量数据，增加了质量浓度上下限；——增加了多种物质的引爆、引燃的界限。
本标准的附录A 为标准性附录，附录B、附录C 和附录D 为资料性附录。
本标准由国家安全生产监视治理总局提出并归口。
本标准起草单位：北京市劳动保护科学争论所。
本标准主要起草人：赵留根、肖义庆、臧兰兰、罗伶、陈倬为。
1范围本标准描述了静电放电与引燃，规定了静电防护措施、静电危害的安全界限及静电事故的分析和确定。
本标准适用于存在静电引燃(爆)等静电危害场所的设计和治理。
其他的静电危害(如静电干扰、静电损坏电子元件)可以参考本标准的有关条款。
本标准不适用于火炸药、电火工品的静电危害防范。
2标准性引用文件以下文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
但凡注日期的引用文件，其随后全部的修改单(不包括订正的内容)或均不适用于本标准，然而，鼓舞依据本标准达成协议的各方争论是否可使用这些文件的最版本。
《防止静电事故通用导则》(GB12158_2006)
防止静电事故通用导则前言本标准是对GB12158 1990《防止静电事故通用导则》的修订。
本标准的第5、6、7、8章为强制性条文。
本标准修订过程中主要参考了PD CI.C／TR 50404：2003《机械安全避免静电危害的指南和推荐规范》、AN-SI/ESD-S20.20一1999《建立一个静电放电控制大纲》、IEC79-20 1996-10《爆炸性气体的静电点燃危险性》。
本标准主要进行了以下修订：——增加了相对湿度较低时静电危害容易发生，控制湿度可以防止静电危害发生的描述；——增加了防止静电危害管理措施的要求；——调整和增加了对静电消除器的使用规定；——增加了对暴露表面、分层结构、金属网、防静电绳索或软管、金属链、恶劣天气、合成材料等因素的对应要求；——修改了对管道施工中跨接的要求；——增加了非金属材料制造罐、管道的表面电阻和体电阻率的界限要求；——增加了人体静电的防护措施的内容；——删除了附录中最小点燃能量数据，增加了质量浓度上下限；——增加了多种物质的引爆、引燃的界限。
本标准的附录A为规范性附录，附录B、附录C和附录D为资料性附录。
1 范围本标准描述了静电放电与引燃，规定了静电防护措施、静电危害的安全界限及静电事故的分析和确定。
本标准适用于存在静电引燃(爆)等静电危害场所的设计和管理。
其他的静电危害(如静电干扰、静电损坏电子元件)可以参考本标准的有关条款。
本标准不适用于火炸药、电火工品的静电危害防范。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB 6950轻质油品安全静止电导率GB 6951轻质油品装油安全油面电位值GB 12014防静电工作服GB/T 15463--1995静电安全术语3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。
《防止静电事故通用导则》GB 12158-2006
精心整理《防止静电事故通用导则》GB 12158—2006前言本标准是对GB 12158—1990《防止静电事故通用导则》的修订。
本标准的第5、6、7、8章为强制性条文。
本标准主要起草人：赵留根、肖义庆、臧兰兰、罗伶、陈倬为。
1 范围本标准描述了静电放电与引燃，规定了静电防护措施、静电危害的安全界限及静电事故的分析和确定。
本标准适用于存在静电引燃(爆)等静电危害场所的设计和管理。
其他的静电危害(如静电干扰、静电损坏电子元件)可以参考本标准的有关条款。
本标准不适用于火炸药、电火工品的静电危害防范。
2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB 6950轻质油品安全静止电导率GB 6951轻质油品装油安全油面电位值GB 12014 防静电工作服33.11×1×10—对电气设备的结构、安装和使用采取预防措施的场所。
3.7 气体爆炸危险场所的区域等级 classification of hazardous areas 3.7.1 O区在正常情况下，爆炸性气体(含蒸气和薄雾)混合物连续地、短时间频繁地出现或长时间存在的场所。
3.7.2 1区在正常情况下，爆炸性气体(含蒸气和薄雾)混合物有可能出现的场所。
3.7.3 2区在正常情况下，爆炸性气体混合物不能出现，仅在不正常情况下，偶尔短时间出现的场所。
注：正常情况是指设备的正常起动、停止、正常运行和维修。
3.8 缓和时间 relaxation time of charge带电体上的电荷(或电位)消散至其初始值的1／e(约37％)时所需的时间。
3.9 静置时间time of repose：time of rest在有静电危险的场所进行生产时，由设备停止操作到物料(通常为液体)所带电荷时发生的放电，对可燃气体的引燃能力可大一个数量级。
《防止静电事故通用导则》GB12158-2006全解
《防止静电事故通用导则》GB 12158—2006前言本标准是对GB 12158—1990《防止静电事故通用导则》的修订。
本标准的第5、6、7、8章为强制性条文。
本标准修订过程中主要参考了PD CLC／TR 50404：2003《机械安全避免静电危害的指南和推荐规范》、ANSI／ESD-S20.20一1999《建立一个静电放电控制大纲》、IEC 79-20 1996-10《爆炸性气体的静电点燃危险性》。
本标准主要进行了以下修订：——增加了相对湿度较低时静电危害容易发生，控制湿度可以防止静电危害发生的描述；——增加了防止静电危害管理措施的要求；——调整和增加了对静电消除器的使用规定；——增加了对暴露表面、分层结构、金属网、防静电绳索或软管、金属链、恶劣天气、合成材料等因素的对应要求；——修改了对管道施工中跨接的要求；——增加了非金属材料制造罐、管道的表面电阻和体电阻率的界限要求；——增加了人体静电的防护措施的内容；——删除了附录中最小点燃能量数据，增加了质量浓度上下限；——增加了多种物质的引爆、引燃的界限。
本标准的附录A为规范性附录，附录B、附录C和附录D为资料性附录。
本标准由国家安全生产监督管理总局提出并归口。
本标准起草单位：北京市劳动保护科学研究所。
本标准主要起草人：赵留根、肖义庆、臧兰兰、罗伶、陈倬为。
1 范围本标准描述了静电放电与引燃，规定了静电防护措施、静电危害的安全界限及静电事故的分析和确定。
本标准适用于存在静电引燃(爆)等静电危害场所的设计和管理。
其他的静电危害(如静电干扰、静电损坏电子元件)可以参考本标准的有关条款。
本标准不适用于火炸药、电火工品的静电危害防范。
2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
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防静电相关知识培训
防静电相关知识培训目录一、防静电基础概念 (2)1.1 防静电的定义 (3)1.2 防静电的意义 (4)二、静电的产生与危害 (4)2.1 静电的产生原理 (5)2.2 静电的危害 (6)三、防静电工作服及防护用品 (7)3.1 防静电工作服的作用 (9)3.2 防静电鞋的作用 (10)3.3 防静电手套的作用 (11)3.4 防静电腕带的作用 (12)四、防静电工作区域划分 (13)4.1 产生静电的源头控制 (15)4.2 防静电工作区域的划分标准 (16)4.3 防静电工作区域的标识 (17)五、防静电操作规程 (18)5.1 生产过程中防静电操作 (19)5.2 测试过程中防静电操作 (20)5.3 清洁过程中防静电操作 (21)六、防静电检测与评估 (22)6.1 防静电设备性能检测 (23)6.2 工作区域静电测试 (24)6.3 防静电效果评估 (26)七、防静电培训与教育 (27)7.1 防静电知识的普及 (28)7.2 员工防静电意识的培养 (29)7.3 定期进行防静电培训的重要性 (30)八、防静电管理政策与制度 (31)8.1 防静电政策的制定 (32)8.2 防静电制度的建立 (33)8.3 防静电工作的考核与激励 (35)九、防静电技术的应用与发展 (35)9.1 防静电技术的研发与应用 (37)9.2 新型防静电材料的推广 (38)9.3 防静电技术与现代工业生产的融合 (40)一、防静电基础概念静电定义：静电是一种处于静止状态的电荷。
在物质间接触或分离时，电子的转移会导致电荷分布不均，从而产生静电现象。
这种电荷既可以是正电荷也可以是负电荷，在干燥的空气中，人体活动产生的摩擦容易产生静电。
静电在日常生活中十分常见，有时会产生一些不便如电击或电器工作不正常等问题。
而在一些工业领域如精密电子制造，过度的静电可能会损坏敏感组件。
防静电定义：防静电是指通过一定的手段来防止或减少静电的产生、积累及其带来的潜在危害的过程。
防静电的三种基本方法
防静电的三种基本方法一、静电的危害和防静电的重要性静电是指在物体之间或物体与空气之间发生的电荷积聚现象，当积聚的电荷突然放电时，会产生火花或电击，导致设备故障或环境安全风险。
在现代工业和生活中，静电已成为一个不容忽视的问题，因此采取防静电措施非常重要。
二、排除静电的传导方法静电传导是将电荷从物体表面输送到地面的过程，常用的排除静电的传导方法有以下几种：1. 使用导电材料•在静电敏感区域使用导电地板：导电地板的表面涂有导电涂层，能够有效地将静电荷传导到地下。
•使用导电防护设备：如导电手套、导电鞋等，能够将人体积聚的静电荷迅速释放到地面。
2. 固定或接地静电源•静电源的固定：将静电产生的物体固定在一个接地点上，利用接地线将静电荷导向地下。
•静电源的接地：将静电源的电荷通过接地线与大地连接，将电荷导入地下。
3. 利用电离空气•增加空气中的离子浓度：通过使用静电电源等设备在空气中产生负离子，增加空气中的离子浓度，从而减少静电的积聚。
三、防止静电形成的绝缘方法绝缘是指将电荷隔离，防止电荷在物体之间传导的方法。
常用的防止静电形成的绝缘方法有以下几种：1. 使用绝缘材料•在静电敏感区域使用绝缘地板：绝缘地板使用绝缘材料制成，能够隔离静电荷的传导。
•使用绝缘工具和设备：如绝缘手套、绝缘胶带等，能够阻止静电荷的传导。
2. 创建静电屏蔽•使用金属屏蔽：将静电敏感区域用金属网或金属膜进行包围，形成静电屏蔽，防止静电荷的积聚和传导。
•安装静电消除器：静电消除器能够将静电荷接收并快速中和，防止静电荷的积聚。
3. 隔离静电源•隔离静电源的物体：将可能产生静电的物体与静电敏感区域物体进行隔离，避免静电荷传导。
•隔离静电源的空间：将产生静电的空间与静电敏感区域进行隔离，减少静电传导的可能性。
四、消除静电的消散方法消散是指将静电荷从物体中快速地释放到空气中，常用的消除静电的消散方法有以下几种：1. 使用静电消散设备•静电消散棒：静电消散棒通过空气中的离子将静电荷中和并散去，可用于消除小范围的静电荷。
《防止静电事故通用导则》GB 12158-2006
《防止静电事故通用导则》G B12158—200 6前言本标准是对GB12158—1990《防止静电事故通用导则》的修订。
本标准的第5、6、7、8章为强制性条文。
本标准修订过程中主要参考了PDCLC／TR50404：2003《机械安全避免静电危害的指南和推荐规范》、ANSI／ESD-S20.20一1999《建立一个静电放电控制大纲》、IEC79-201996-10《爆炸性气体的静电点燃危险性》。
本标准主要进行了以下修订：——增加了相对湿度较低时静电危害容易发生，控制湿度可以防止静电危害发生的描述；——增加了防止静电危害管理措施的要求；——调整和增加了对静电消除器的使用规定；——增加了对暴露表面、分层结构、金属网、防静电绳索或软管、金属链、恶劣天气、合成材料等因素的对应要求；——修改了对管道施工中跨接的要求；——增加了非金属材料制造罐、管道的表面电阻和体电阻率的界限要求；——增加了人体静电的防护措施的内容；——删除了附录中最小点燃能量数据，增加了质量浓度上下限；——增加了多种物质的引爆、引燃的界限。
本标准的附录A为规范性附录，附录B、附录C和附录D为资料性附录。
本标准由国家安全生产监督管理总局提出并归口。
本标准起草单位：北京市劳动保护科学研究所。
本标准主要起草人：赵留根、肖义庆、臧兰兰、罗伶、陈倬为。
1范围本标准描述了静电放电与引燃，规定了静电防护措施、静电危害的安全界限及静电事故的分析和确定。
本标准适用于存在静电引燃(爆)等静电危害场所的设计和管理。
其他的静电危害(如静电干扰、静电损坏电子元件)可以参考本标准的有关条款。
本标准不适用于火炸药、电火工品的静电危害防范。
2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
ESD设计必须知道的九大处理方法
ESD设计必须知道的九大处理方法！电子产品做ESD测试，从不同的产品的测试结果发现，这个ESD是一项很重要的测试：如果电路板设计的不好，当引入静电后，会引起产品的死机甚至是元器件的损坏。
以前只注意到ESD会损坏元器件，没有想到，对于电子产品也要引起足够的重视。
ESD，也就是我们常说的静电释放(Electro-Static discharge)。
从学习过的知识中可以知道，静电是一种自然现象，通常通过接触、摩擦、电器间感应等方式产生，其特点是长时间积聚、高电压(可以产生几千伏甚至上万伏的静电)、低电量、小电流和作用时间短的特点。
对于电子产品来说，如果ESD设计没有设计好，常常造成电子电器产品运行不稳定，甚至损坏。
在做ESD放电测试时通常采用两种方法：接触放电和空气放电。
接触放电就是直接对待测设备进行放电;空气放电也称为间接放电，是强磁场对邻近电流环路耦合产生。
这两种测试的测试电压一般为2KV-8KV，不同地区要求不一样，因此在设计之前，先要弄清楚产品针对的市场。
以上两种情况是针对人体在接触到电子产品时，因人体带电或其他原因引起电子产品不能工作而进行的基本测试。
下图是一些地区在一年中不同月份的空气湿度统计。
从图中可以看出Lasvegas全年的湿度最少，该地区的电子产品要特别注意ESD的保护。
全球各地的湿度情况不一样，但是同时在一个地区，若空气湿度不一样，产生的静电也不相同。
下表是搜集到的数据，从中可以看出静电随着空气湿度的减小而变大。
这也间接的说明北方的冬天，脱毛衣时产生的静电火花很大的原因。
既然静电这么大的为危害，我们如何进行防护呢我们在进行静电防护设计时通常分三步走：防止外部电荷流入电路板而产生损坏;防止外部磁场对电路板产生损坏;防止静电场产生的危害。
在实际电路设计中我们会采用以下几种方法的一种或几种来进行静电保护：1、雪崩二极管来进行静电保护。
这也是设计中经常用到的一种方法，典型做法就是在关键信号线并联一雪崩二极管到地。
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强电场、大电流密度、高温和非均匀的电流流通，
这些会引起二极管特性的显著偏移。
防护网络中p-n结的位置是很重要，几乎所有
“在芯片上”的输入防护网络都使用了某种p-n结的 形式。
5
一、 微电子器件静电防护设计方法
1、静电放电防护器件
（2）电阻器 适当使用电阻器，能增强特定网络的 输入保护能力。电阻器的两种主要类别是 扩散型和多晶硅型。 作为ESD防护网络的一部分，一般使 用扩散型电阻器。
线。
为使这些天线的耦合减至最小，线的长度必须 尽可能地保持短，并且环路面积必须尽可能地小。 长于几厘米的线和大于几平方厘米的环面积会接收 到很大ESD噪声。
23
尽量减小环路面积
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尽量减小环路面积
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尽量减小环路面积
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尽量缩短线条长度
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尽量缩短线条长度
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尽量缩短线条长度
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4、电子产品的ESD加固设计
8
一、 微电子器件静电防护设计方法
2、ESD防护网络设计时需考虑的问题
铝金属化层和扩散区之间的接触层在决定输入
端ESD敏感度上起重要作用。为改善器件的ESD敏感
度：
提供充分的金属层到扩散区边缘的间隙； 对铝多晶硅接触层使用多接头片； 避免非均匀电流流过而使用大的环形接触层； 如果工艺允许，使用深扩散结。
1、静电放电防护器件 防护构件和它的设计参数应通过迭代方法 来优化,并经过失效试验来检验，直至达到期望 的防护水平。 防护构件包括二极管、电阻器、接触件、金
属化层、三层器件（n-p-n或p-n-p）和四层器
件（p-n-p-n）等。
4
一、 微电子器件静电防护设计方法
1、静电放电防护器件 （ 1）二极管 在ESD瞬变过程中，影响p-n结特性的因素包括：
14
3、组件设计时需考虑的问题
（1）除了模拟开关以外，限制输出电流能避
免CMOS电路闭锁。
（2）对于芯片上的MOS电路，在每个输入端
加上外部串联电阻器可以得到附加的保护。
（3）把含有较大阻值电阻器和至少100pF电 容器的RC网络应用于双极型器件的敏感输入端， 以减小ESD影响。
15
3、组件设计时需考虑的问题
（5）电缆设计
电缆是接收ESD辐射噪声的最大天线。电缆的屏
蔽套，应接地并直接连到金属机壳上。
电缆应保持尽可能的短，并且在电缆中的每根
电路线应有物理上靠近其回线放置。 一些电缆连接器具有安装在内部的旁路电容器 或钳位抑制器以及其他合为一体的串联铁氧体电感 导线——滤波。
30
5、ESDS器件防护网络、器件
第8讲
静电防护设计
1
一、 微电子器件静电防护设计方法
微子器件静电防护设计方法，是指
电路设计者在设计过程中为降低电子器件
与设备防护静电危害所应用的方法。
电路保护涉及到与抗静电放电干扰相
关的很多因素，例如过程变量、布局考虑、
几何形状和空间、包装、测试和容错等。
2
一、 微电子器件静电防护设计方法
保护网络有时同保护装置的其它部件都安装在集
应远离电路所在位置。
可使用几个小孔来代替单一大孔，使通过孔洞 的噪声减至最小。使孔洞的深度至少为其直径的5倍， 衰减ESD辐射噪声。
21
对于低频电路,可 以增加连线电感。
22
4、电子产品的ESD加固设计
（4）印制电路板设计
与高阻抗器件相连的那些引线是接收电场的天
线，而在低阻抗环路中的那些引线是接收磁场的天
成电路的表面。这种保护网络的作用是:
降低敏感节点上的电压或电流瞬变。 不同的防护网络已经用于保护各种敏感的电子 器件。并为器件提供了防ESD危害的有效保护。 对于MOS器件来说，设置防护网络是降低ESD敏 感度的重要途径,可使MOS器件达到了4000V的保护程 度。
3
一、 微电子器件静电防护设计方法
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尽量使敏感器件和连线远离 非接地的金属体
20
4、电子产品的ESD加固设计
（3）抑制传导或辐射噪声 为了抑制传导或辐射噪声，系统设计时应谨慎 的选择逻辑门限，采用屏蔽、低阻抗通路、接地等 措施，并进行合理的电路布局。为防止电路到屏蔽
体的二次电弧发生，屏蔽体必须与电路隔开。
对于供空气和导电物品穿过外壳进出的孔洞，
路无法使用。
12
2、ESD防护网络设计时需考虑的问题 （2）双极型器件的防护电路设计技术
任何接触层边缘和结之间的距离应等于或大于70μm。
线性集成电路的电容器应与击穿电压足够低的p-n结 并联。
采用串联电阻器限制ESD电流、并联元件从关键元件
上分流、增大结面积等措施，避免在ESD事件发生时使p-n 结耗尽区内存在高的瞬时能量密度。 在易受到损坏的引线和一根或多根电源供电引线之间 加上钳位二极管，能借助于保持关键结不进入反向击穿来
防护网络 的目的是在不 妨碍器件电性 能的情况下， 将被保护位置 的电压降至介 质击穿电压下。
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5、ESDS器件防护网络、器件
一些瞬态抑制器件能减小流进电子电路的电压和 能量，使其达到足够低的水平，可以避免ESD对组件 级元器件的损坏。 在电路中，为了对敏感元器件进行旁路保护，通 常在被保护对象之前加入一组保护电路或器件，当电 路中出现因电磁脉冲耦合产生的瞬态过电压时，保护 电路先行击穿，吸收电磁脉冲的大部分能量并转化为 其它形式，将被保护元器件两端的电压控制在其能承 受的范围内。 过电压保护器件必须要求有极快的响应速度、较 高的耐压能力和较大的通流量，同时还应具有自恢复 能力。
改善抗ESD特性。
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2、ESD防护网络设计时需考虑的问题
（3）通用防护电路设计技术 增加基极接触点附近的发射结周长、增大发射结扩散 面积，减小发射结侧壁处的瞬时能量密度，能改善晶体管 的抗ESD能力。
用“虚拟发射极”晶体管来改善抗ESD能力。
尽量避免金属化层交迭，防止介质层被击穿。 输入防护网络应靠近连接衬垫。换句话说，应避免在 芯片周围汇集静电脉冲。 在设计静电防护网络时，应具有完整的静电脉冲通道。
好
小
好
几伏以上
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高阻抗，但随浪涌电流的增加其阻抗会不断地减小—
—限压型（或箝位型）。
常用的元件有齐纳二极管、压敏电阻、瞬态电压 抑制器（TVS）和电流型硅浪涌保护器件。 这类保护器件体积相对较小，箝位电压低，多用 于电子电路中对低压IC的保护。 应注意防护器件的焊接方法，如果引线过长，引 线的电感将严重影响防护器件对ESD脉冲的抑制能力。
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2、ESD防护网络设计时需考虑的问题 （1）MOS器件的防护电路设计技术
增加二极管尺寸；采用双极性二极管；串联电阻
器；利用分布网络效应。 避免在与外部引线连接的金属导线下面“穿接”， 以避免扩散层上面的氧化层被击穿。 对MOS防护电路应进行检查，以察看其设计方案
是否允许当保护二极管不合格或被损坏时，导致该电
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使静电防护器件远离其他静电 敏感器件
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4、电子产品的ESD加固设计
（2）降低间接接触影响
在外界和任何内部导电零件或能够直接或
间接地连到ESDS元器件的电路走线之间，提供
足够的绝缘或物理间距。绝缘方法包括安装非
导电膜或封闭外壳的缝隙或螺孔，以及提供导 电防护轨或屏蔽体以把放电能量从敏感元器件 上转移走。
厚度减小的影响。
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2、ESD防护网络设计时需考虑的问题 各种设计技术已经在降低元器件和组件的ESD敏 感度中得到应用。扩散型电阻器和限流电阻器提供了 某些保护，但仅限于它们所能控制的电压范围内。 齐纳二极管需要大于5ns的开关时间，不足以快 到能够保护一个MOS门电路，而且齐纳二极管电路、 扩散型电阻器和限流电阻器会降低元器件的性能，这 些特性在许多情况下对于被设计的器件来说都是所要 考虑的主要问题。
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2、ESD防护网络设计时需考虑的问题 一系列研究表明，在瞬变电压条件下对于金属化
层的失效来说，主要的参数是电流密度和电压脉冲的
周期。 例如，90°转弯会引起转角内非均匀的电流分布。 因此，在防护网络中的金属化层避免90°转角是有益 的。
由于在氧化物台阶处的金属化层可能比其他位置
上的更薄，因此，在进行用于ESD防护网络中的金属 化层的线宽设计时，应注意考虑这些位置处金属化层
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一、 微电子器件静电防护设计方法
1、静电放电防护器件
（3）三层器件（n-p-n或p-n-p） 由于源极/漏极扩散的结果,扩散型电阻
器互相靠近放置时可构成三层器件。这些寄
生双极型晶体管的运行能被雪崩击穿电压所
触发，所以，三层结构器件的层之间的连接
及其间距能对输入/输出结构的ESD敏感度
水平产生较大的影响。
（4）安装在印制电路板上的Ⅰ级敏感元
器件的引线，在无ESD防护的情况下不应被
直接连接到连接器端头上。
（5）在装有键盘、控制板、手动控制器
或琴键的系统，应有旁路ESDS元器件以直
接耗散人体的静电放电。
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4、电子产品的ESD加固设计 对于每一种失效机理应使用不同的设计方案。
（1）避免直接接触：内部的敏感器件， 应以“坚固的”器件、高压钳位电路或滤 波器来缓冲。 连接器上的敏感引线应被隐藏起来，使 其难以或不可能用手接触到。
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5、ESDS器件防护网络、器件
常见过电压防护器件性能对比
器件名称 火花隙 气体放电管 浪涌保护器 压敏电阻 响应时间 保护水平 通流量 稳定性 开关或箝位电压 ms ns ns ps 差 一般 好 好 大 大 大 大 差 一般 好 一般 数百伏以上 几十伏以上 几伏以上 几伏以上
瞬态二极管
ps
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一、 微电子器件静电防护设计方法
1、静电放电防护器件