靜電放電模型

人體金屬ＥＳＤ模型（場增強(qiáng)ＥＳＤ模型）

場增強(qiáng)模型或人體金屬模型是用來描述人體通過手握金屬工具如鑷子等的放電模型。由于靜電場集中在工具的*尖處，所以有效放電電阻減小。這種模型電阻為350Ω～500Ω，電容與人體模型的電容相等。由于時間常數(shù)正比于電阻，其主要的區(qū)別在于這種模型的低電阻引起的放電電流上升和下降時間較快。

機(jī)器模型(MM)
機(jī)器模型因在日本得到廣泛應(yīng)用，也叫日本模型。與家具模型不同的是它主要由200pf電容串非常低的電阻（<10Ω）代替通常串聯(lián)的電阻構(gòu)成。機(jī)器模型的典型代表如帶電絕緣的機(jī)器人手臂、車輛、絕緣導(dǎo)體等。機(jī)器模型放電的波形與預(yù)料的家具模型波形相似，不同的是帶電電容較大。典型的機(jī)器模型對小電阻（＜10Ω）放電的波形, 峰值電流可達(dá)幾百安培，持續(xù)時間（決定于放電通路的電感）為幾百納秒。

家具ESD模型

生活和生產(chǎn)過程中，除人體ＥＳＤ模型外，家具ＥＳＤ模型也是*為常見的ＥＳＤ模型。家具模型是代表與地絕緣的金屬椅子、手推車、工具箱等家具ＥＳＤ的放電模型。早期的主要研究是測量典型家具的電容和放電電流。其電容大約在幾十至135PF左右。 家具放電的主要特點是低的阻抗（15－75Ω）， 串聯(lián)電感大約在0.2-0.4mH, 因此這導(dǎo)致欠阻尼振蕩。對于2000Ｖ的放電，其電流波形上升時間大約在1－8nS之間，半周期（個峰值電流與個反相峰值電流之間）在10－18nS。放電能產(chǎn)生非常大的電流。

帶電器件CDM模型

1974年Speakman提出了因器件本身積累靜電而迅速放電造成元件,如一個集成電路損壞的可能性。這類失效從此稱為帶電器件失效模型。例如從非防靜電的包裝袋內(nèi)取出集成電路并把它放在導(dǎo)電平面時發(fā)生的ＥＳＤ。由于帶電器件模型在裝配與測試中成為主要的失效模型，所以這種模型在1980年進(jìn)行了許多論述。試驗結(jié)果表明，通過模擬雙列式封裝（DIP）管的處理產(chǎn)生的摩擦起電導(dǎo)致大部分靜電積累在引線上。管腳上電荷的典型值為3ｎC，塑料包裝上的電荷小于0.2ｎC 。這表明大部分電荷就象在導(dǎo)體上一樣可以移動。通常情況下，器件為集成電路、混合器件或其它對地有電容的組件。

人體模型(HBM)

人體靜電是引起火炸藥和電火工品發(fā)生意外爆炸的*主要和*經(jīng)常的因素，因此國內(nèi)外對電火工品的防靜電危害要求都是以防人體靜電為主，并建立了人體模型（Human Body Model - HBM），HMB是ESD模型中建立*早和*主要的模型。人體能貯存一定的電荷，所以人體明顯地存在電容。人體也有電阻，這電阻依賴于人體肌肉的彈性、水份、接觸電阻等因素。大部分研究人員認(rèn)為電容器串一電阻是較為合理的電氣模型。過去有許多研究試圖確定典型人體的這些參數(shù)的適當(dāng)取值。通常把電容器串聯(lián)一電阻作為人體模型。早在1962年，美國國家礦務(wù)局[ ]測得22人次人體電容范圍為95～398PF，平均電容值為240，100次試驗測得手與手之間的平均電阻為4000Ω。這些數(shù)據(jù)為建立了人體模型起了一個好的開端，做過一些修改之后，用在電子工業(yè)中建立早期的模擬電路。測得人體電容值的范圍為132－190PF。人體電阻值為87－190Ω。為了求得一致，美國海軍1980年提出了一個電容值為100PF，電阻為1.5ｋΩ的所謂“標(biāo)準(zhǔn)人體模型”。這一標(biāo)準(zhǔn)得到廣泛采用，但在后來也遇到一些問題。

其它模型
場感應(yīng)ＥＳＤ模型 ：器件、組件或絕緣導(dǎo)體上因靜電場感應(yīng)會造成ESD損壞。放電后留在敏感部件上極性相反的電荷在離開外電場后又有可能存在放電的雙重危險。即當(dāng)這部件在以后接地時存在著第二次ESD事件的可能性。要注意的是所謂的場感應(yīng)模型除電場的作用之外，還必須有放電才能造成危害。所以“場感應(yīng)／放電”這個術(shù)語更能準(zhǔn)確地描述這種模型。

電容耦合ＥＳＤ模型：McAteer描述了幾個與前述所有模型不同的失效模型—電容耦合模型（CCM）。這種模型以電容耦合的帶電源到敏感器件節(jié)點的ＥＳＤ失效。這種模型的電路有幾種形式：（ａ）人體電容耦合模型，（ｂ）人體金屬電容耦合模型，（ｃ）帶電器件電容耦合模型（與場感應(yīng)電容耦合模型相同）。（ｄ）機(jī)器模型電容耦模型。這幾種ＣＣＭ的重要性是當(dāng)通過器件的通路不明顯時就能使器件失效的微妙方式。應(yīng)該注意的是CCM放電不是簡單地由于分布電容的存在而發(fā)生。只有當(dāng)通路包含敏感元件時，放電才發(fā)生。事實上，電容在直流時呈現(xiàn)出無限的阻抗而隨著頻率升高時阻抗減小。

懸浮器件ＥＳＤ模型：有時人們會在參考文獻(xiàn)中遇到懸浮器件模型。這種模型已用在含器件處在不接地（即懸�。┲醒芯縀SD試驗方法。通常這模型簡單地描述為懸浮器件受到人體模型沖擊。理論上，這器件對地有無限的阻抗。實際上，懸浮器件對地有分布電容，分布電容的大小決定于模型中許多未定的參數(shù)。懸浮器件模型認(rèn)為是ＥＳＤ模型的ＣＣＭ附屬模型中微不足道的例子。僅在分布電容確定后才值得考慮。

瞬時感應(yīng)ＥＳＤ模型：瞬態(tài)如火花放電或其它帶電體放電能引起如計算機(jī)的數(shù)字系統(tǒng)短暫干擾。特別是微處理器易受干擾。這種模型實驗上與靜電電磁輻射模型類似，代表了一種嚴(yán)重的問題。在后面要專們討論有關(guān)靜電電磁輻射模型。

其它ESD模型

    在一些其它文獻(xiàn)中還會見到一些其它的ESD模型,如ESD對半導(dǎo)體器件的潛在影響(Latent danage)基本的電荷注入/捕獲模型、人體指尖模型（human body finger tip model）金屬車模型(the metallic cart model)、金屬車減幅振蕩模型（metallic cart, ringing wave form model）等等，這些ＥＳＤ模型與以上分析討論的ＥＳＤ模型有許多相似之處，在此不另專門討論。

上述討論的ＥＳＤ模型有重要的差異。盡管有重要差異這些模型間存在重疊和相似之處。理解這些差別和相同之處為分析、模擬試驗、設(shè)計實驗方法和防護(hù)ＥＳＤ制定規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等都具有重要的意義

原創(chuàng)作者：蘇州泰思特電子科技有限公司