Образование ЭСР и опасности
Электростатический разряд (ESD) возникает, когда два объекта сталкиваются или разделяются. ЭСР — это перемещение статического заряда от одного объекта к другому между двумя объектами с разными потенциалами, подобное небольшому удару молнии. Величина и продолжительность разряда зависят от различных факторов, в том числе от типа объекта и окружающей среды. Когда ESD имеет достаточно высокую энергию, оно может повредить полупроводниковые устройства. ЭСР может возникнуть в любой момент, например, при подключении или отключении кабелей, когда человек касается порта ввода-вывода устройства, когда заряженный объект касается полупроводникового устройства, когда полупроводниковое устройство касается земли или когда генерируются электростатические поля и электромагнитные помехи, в результате чего возникают достаточно высокие напряжения, вызывающие ЭСР.
ЭСР можно условно разделить на три типа: ЭСР, вызванный различными машинами, ЭСР, вызванный перемещением мебели или оборудования, и ЭСР, вызванный контактом с человеком или движением оборудования. Все три типа электростатического разряда имеют решающее значение для производства полупроводниковых приборов и электронных изделий. Электронные продукты наиболее подвержены повреждению от электростатического разряда третьего типа во время использования, при этом портативные электронные продукты особенно уязвимы к электростатическому разряду, вызванному контактом с человеком. ЭСР обычно повреждает подключенные интерфейсные устройства. Альтернативно, устройства, подвергшиеся электростатическому разряду, могут не сразу выйти из строя, а ухудшить производительность, что приведет к преждевременному выходу продукта из строя. Когда интегральная схема (ИС) подвергается электростатическому разряду, сопротивление цепи разряда обычно очень низкое и не может ограничить ток разряда. Например, когда статически заряженный -кабель подключен к интерфейсу схемы, сопротивление разрядной цепи практически равно нулю, что приводит к мгновенному всплеску тока разряда до десятков ампер. Этот мгновенный большой ток, протекающий через соответствующие выводы микросхемы, может серьезно повредить микросхему; локализованное тепло может даже расплавить кремниевый кристалл.
Повреждение микросхем электростатическим разрядом обычно также включает в себя выгорание внутренних металлических соединений, повреждение пассивационного слоя и выгорание ячеек транзистора. Электростатический разряд также может вызвать защелкивание микросхемы-. Этот эффект аналогичен тому, который наблюдается внутри КМОП-устройств, где активируются структурные элементы тиристора. Высокое напряжение может активировать эти структуры, образуя большой путь тока, обычно от VCC к земле. Ток фиксации-устройств с последовательным интерфейсом может достигать 1 А. Ток фиксации-сохраняется до тех пор, пока устройство-не будет обесточено. Однако к тому времени микросхема обычно уже сгорает из-за перегрева. После воздействия электростатического разряда могут возникнуть две проблемы, которые нелегко обнаружить. Эти проблемы обычно не обнаруживаются обычными пользователями и организациями по тестированию IEC, использующими традиционные методы обратной связи и вставки контура.