日常日子中，ESD (Electro-Static Discharge，静电放电)关于咱们来说是一种常见的现象，然而对电子产品而言，ESD往往是丧命的——它或许导致元器材内部线路受损，直接影响产品的正常运用寿数，乃至形成产品的损坏。因而，ESD防护一直以来都是工程师们的作业重点。关于刚开端职业生涯的电子工程师而言，在把握专业技能之前一般都要接受一些ESD相关常识的培训，足见ESD防护的位置与重要性。
图1 电子显微镜下IC内部损毁的相片
一般，ESD维护一般经过两种途径来完成，榜首种办法是防止ESD的产生；第二种办法则是经过片内或片外集成内部维护电路或专用ESD维护器材，然后防止ESD产生后将被维护器材损坏。
防止ESD的产生
防止ESD产生的办法多呈现于产品交给客户曾经，即研制、出产等进程。因为在这些阶段，IC、电路板等静电灵敏器材或许暴露在外（如出产工进程中的SMT制程），IC因ESD而损坏的或许远大于有外壳维护的制品。
表1 几种不同类型器材的静电灵敏程度
一般来说，防止ESD的办法可分为以下几类：
Surround（围住）：静电灵敏元器材都以抗静电资料包装，或运用有盖的抗静电容器储放；而在静电灵敏区域（如SMT制程）作业的人员，则还要穿戴静电服。
Ground（接地）：将作业环境中的人员及设备经过不同的地线接地；
Impound（扫除）：扫除一切作业区域内的非抗静电原料；此外，可在对静电极为灵敏作业站位添加离子电扇以中和产品外表所带静电。
图2 运用离子电扇并将静电桌布接地以防止ESD
另一方面，湿度亦是一个重要的考量要素。合适的湿度可下降ESD产生的机率。（见表2）这也是电子制作厂为何多在南边建厂的原因之一。
表2 湿度关于ESD的影响
ESD维护器材与维护电路
尽管上述防止ESD产生的办法有着很抱负的效果，不过关于终端用户明显不太合适——举例来说，咱们不或许在运用手机之前先戴上静电手环，通话完毕后将手机放到静电袋中以防止ESD。事实上，因为用户鲜有时机接触到产品内部的元器材及电路板，因而也不需要如此严厉的ESD防护办法，但这并不意味着ESD的问题不存在——首要，ESD能够输入/输出连接器（如USB接口、充电器接口、SIM卡插槽等）为途径进入电路中的各种元件；其次，跟着电子产品，特别是消费电子产品向着轻浮化开展，导致内部IC的外形尺度不断减小，其本身ESD防护才能亦不断削弱。所以，工程师在规划时一般参加ESD维护器材，而许多IC内部也有片上ESD维护电路。
图3 在用户端，ESD或许由电子设备的各种接口进入，并对内部芯片形成损害
片上ESD维护电路
信任一切人都期望ESD防护能彻底地集成到IC芯片内部，因为这样会节约的板级空间，削减体系本钱并下降规划与布线的复杂度。但从现在状况来看，远景并不达观。现在，IC制程工艺的前进成了片上ESD维护的一大难题。一方面，工艺的前进虽进步IC的功能与集成度并下降功耗与尺度，但因为栅极氧化层厚度越来越薄，IC本身的ESD防护才能反而下降。另一方面，跟着IC尺度的不断减小，因为遭到空间的约束，因而维护才能有限。
图4 跟着IC面积的不断减小，很难在IC中集成ESD维护电路（资料来历：安森美半导体）
ESD维护器材
因为片上ESD维护电路才能有限，为确保整个体系有较好的ESD防护才能，外部ESD维护器材是必不行少的。比较常见的有陶瓷电容、齐纳二极管、肖特基二极管、MLV(Multi-Layer Varistor，多层变阻器)和TVS（Transient Voltage Suppresser瞬态电压抑制器）。
MLV是一种根据ZnO压敏陶瓷资料，选用特别的制作和处理工艺而制得的高功能电路维护元件，其伏安特性契合I=kVa，能够为受维护电路供给双向瞬态过压维护。MLV的作业原理是运用压敏电阻的非线性特性，当过电压呈现在压敏电阻的南北极间，压敏电阻能够将电压钳位到一个相对固定的电压值，然后完成对后级电路的维护。现在，MLV在许多范畴得到了广泛的运用，如手机、机顶盒、复印机等等。
图5 MLV的内部结构示意图
电子产品轻浮化的开展趋势使其对ESD防护要求越来越高，MLV逐渐有些无能为力，TVS二极管则开端锋芒毕露。TVS一般并联于被维护电路，当瞬态电压超越电路的正常作业电压时，二极管产生雪崩，为瞬态电流供给通路，使内部电路免遭超量电压的击穿或超量电流的过热焚毁。当瞬时脉冲完毕今后，TVS二极管主动回复高阻状况，整个回路进入正常电压。因为TVS二极管的结面积较大，使得它具有泄放瞬态大电流的长处，具有抱负的维护效果。 改善后的TVS二极管还具有习惯低压电路（＜5 V）的特色，且封装集成度高，适用于在印制电路板面积严重的状况下运用。
图6 TVS二极管结构与特征电流
与MLV比较，不难看出TVS有如下优势：
体积：MLV的功能彻底由其内部原料决议，因而很难在减小尺度的一起坚持或进步功能，封装尺度从0402到1206。而TVS选用硅芯片技能，能够得到比MLV更小的元件封装尺度（如图7所示）。
图7 TVS元件与0402封装可变电阻尺度比较，蓝色为主张焊接面积 （资料来历：安森美半导体）
功能：TVS有更低的箝制电压、更低的漏电以及更快的响应速度（如图8所示）
图8 TVS有着更低的胁迫电压
寿数：因为作业原理不同，TVS与MLV的寿数也不尽相同。安森美半导体亚太区市场营销副总裁麦满权做了一个形象的比方：“TVS的原理就好像太极，把接收到的能量快速的转移到接地端，所以它的寿数简直便是无限的。而可变电阻就好像一个人在不断的挨揍，它把能量都由自己来接受吸收，因而，寿数是有限的，并且随运用时间的添加，功能会渐渐下降。”
结语
ESD是一个“看似很小的大问题”，一个产品ESD防护的好坏直接影响到该产品的良品率及寿数。科研人员对ESD防护的研讨从未中止过，信任在不久的未来，会有更好的资料、更新的技能来协助咱们应对ESD所带来的困扰。
