静电放电（ESD）会对集成电路（IC）形成损坏性的能量冲击，杰出的IC规划能够在IC装配到运用电路的进程中维护IC免遭ESD冲击的损坏。装置后，IC还必须能够接受ESD穿过静电防护电路进入终究电路的冲击。除此之外，机械防护、电源去耦电容都有助于进步ESD维护才能，可是，假如电容挑选不妥将会形成IC更简单损坏。为了给IC供给合理的ESD维护，需求考虑以下内容：
* 冲击IC的ESD传递方式；
* 内部ESD维护；
* 运用电路与IC内部ESD维护的相互配合；
* 修正运用电路进步IC的ESD维护才能。
ESD传递方式
静电放电强度以电压方式表明，该电压由电容的储能电荷发生，终究传递到IC。效果到IC的电压和电流强度与IC和ESD源之间的阻抗有关。对电荷来历进行评价后建立了ESD测验模型。
ESD测验中一般运用两种充电方式（图1），人体方式（HBM）下将电荷贮存在人体内（100pF等效电容），经过人体皮肤放电（1.5kΩ等效电阻）。机器方式（MM）下将电荷贮存在金属物体，机器方式中的放电只受内部衔接电感的约束。
以下概念关于评价ESD向IC的传递十分有用：
1. 电压高于标称电源电压时，IC阻抗较低。
关于图1中的HBM方式：ZS＝ZHBM＝1.5kω
2. 在MM方式下，电流受特征阻抗（约50Ω）的约束。
上述特征阻抗的核算能够从低阻L-C电路的能量（E）推导出来：
3. 假如ESD电流首要流入电源去耦电容，IC电压由贮存的电荷量决议：
4. 能够在瞬间导致IC损坏的能量相当于微焦级，有外部电源去耦电容时，考虑这一点十分重要，从电源电容（C1）传递到IC的能量是：
5. 耗散功率（P）会发生必定热量，假定能量经过一段较长的时刻（t）释放掉，热量将随之下降：
ESD能量传递到低阻电路时需求考虑其电流（上述第1、2条）；关于高阻而言，能量以电压方式经过电荷转移传递到电源去耦电容和寄生电容（第3条）。对IC形成损坏的典型能量是在不到一个毫秒的时刻内将微焦级能量释放到IC（第4、5条）。
IC内部维护电路
规范维护计划是约束抵达IC中心电路的电压和电流。图1所示维护器材包含：
* ESD二极管—在信号引脚与电源或地之间供给一个低阻通道，与极性有关；
* 电源箝位—衔接在电源之间，正常供电条件下不罗致电流，呈现ESD冲击时呈低阻。
1. ESD二极管
假如对IC引脚进行HBM测验，测验电路的初始电压是2kV，经过ESD二极管的电流约为1.33A（图2）：
理论上，进行HBM测验时引脚电压受限于二极管压降。大电流会在ESD二极管和引线上发生I-R压降，在信号引脚发生额外的电压，如图2所示。
为了承认IC是否能够接受2kV的ESD冲击，需求参阅厂商供给的材料。IC的额外电压由最大电压决议，图1中的VESD，这是IC能够接受的一种特定的ESD源。Maxim IC所能接受的ESD目标在可靠性陈述中能够查找到。
2. 电源箝位
双极型IC的箝位电路类似于在受维护核电路中供给一个受冲击时击穿的部件，图3给出了图1中箝位功用的详细电路。箝位晶体管的过压导致集电极-基极之间的雪崩电流，发射结的正向偏置会进一步进步集电极电流，导致一个“骤变”进程。箝位时的V-I特性曲线如图4所示。
箝位二极管在IC其它电路遭到损坏之前导通，箝位管要有满足的接受力，确保ESD电流不会导致二次击穿。2kV HBM测验的箝位进程如图5所示，图5中的电压包含I-R压降和骤变安稳后的箝位电压。
ESD维护与运用电路
箝位电压从第一次击穿改变到骤变安稳后的导通电压，如图5所示。为确保箝位时封闭正常的工作条件，规划的箝位电压一般要略高于IC的肯定最大电压。
电源去耦电容会影响箝位操作，传递到去耦电容的电荷会发生高于IC肯定最大值的电压，但还不足以使箝位电路导通。这时的电容相当于一个动力，敏捷向器材注入能量。
关于一个给定的去耦电容，ESD测验中初始电压的改变遵从电荷守恒原理。例如，运用一个0.01μF去耦电容，2kV HBM测验电压能够到达20V：
或
被维护引脚电容上的能量如图6所示，对小的去耦电容，箝位二极管经过进入骤变安稳方式约束电压（V1）。骤变安稳后的电压所发生的能量近似地跟着电容的增大而成份额增大。电源去耦电容增大到必定程度后，电荷传输不会发生导致箝位电路击穿的电压。
箝位电压高于IC所能接受的电压（典型值6V），低于二极管的击穿电压（约10V）时，关于存在去耦电容的状况，由于电容储能或许导致某些问题。假如IC在没有外部电路的状况下进行测验，引脚上效果10V电压是能够接受的，对器材不会构成威胁。
改进ESD维护
合理挑选去耦电容的巨细有助于在电路中进步IC的维护，下降电容储能，使ESD电荷不会发生击穿箝位电路的电压。咱们能够考虑图1中C1》》C0的状况：
开始：
将C1加倍，则会导致：
电容加倍，能量下降一倍。
关于高速双极型IC，HBM测验中吸收的最大能量是1μJ；2kV人体方式下，假如电容小于0.02μF（图6），C1》》C0二极管会发生动作。为了使去耦电容的能量低于1μJ，去耦电容有两种挑选：要么容值大于0.05μF，要么小于0.005μF。当运用更高的测验电压时，要按份额增大0.05μF电容的尺度。
实践运用中，一般不答应运用更大的去耦电容。浪涌电流的要求会约束电容尺度。假如不操控电压摆率，仅有约束浪涌电流的途径便是约束去耦电容的尺度：
去耦电容与电源间的引线总是存在必定量的电感，一般也会接入一个滤波电感。这种装备下，最大浪涌电流取决于滤波电感与去耦电容的特征阻抗，这个阻抗（图7中的Zo）类似于MM测验中的电流约束。
经过约束浪涌电流，能够运用较大的滤波电容（C1）；发生ESD冲击时，使得效果在IC上的电压低于器材答应的最大额外电压。
改进ESD维护的有效途径有：
* 运用更大的滤波电容，使最大ESD电压低于IC引脚所能接受的肯定最大电压；
* 运用小的滤波电容，使得箝位二极管在低能量时供给维护；
* 增大串联电感约束大电容发生的浪涌电流；
* 添加外部箝位二极管，如图8所示的齐纳二极管，使ESD电压低于器材所能接受的肯定最大电压（图9）。
本文小结
IC及其周边元件需求接受打破运用电路镜电防护层的ESD能量，电源的去耦电容或许是下降效果到IC上的ESD强度的一条低成本处理途径，许多规划要素会影响ESD功能，详细能够概括为：
* 承认运用场合的测验电压（VESD），典型值为2kV的HBM或100V MM方式；
* 查看IC的可靠性陈述，承认二极管、钳位二极管和传导途径合适的测验电压。Maxim的可靠性陈述中供给了IC的相关信息；
* 当运用外部电容，如电源滤波电容（C1）时，需查看其发生的电压，这个电压终究效果到IC上；
* 假如呈现ESD冲击时，电压介于IC的最大额外电压（典型值为6V）与击穿电压（典型值在8V至10V），能够考虑运用较大尺度的电容来代替电源滤波的计划。
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