ESD原理詳解（二）

上期講了HBM，MM，CDM三種芯片級ESD事件，這期講一（yī）下係統級ESD事件：空氣放（fàng）電，接觸放電，浪湧，熱插拔這幾種ESD事件，其中氣放電（diàn），接觸放電是由IEC61000-4-2進行解釋，而浪（làng）湧是由IEC61000-4-5進行解釋。

一.係統級ESD事件類（lèi）別：

1.接觸（chù）放電：

      實驗設備的電極與被測設備直接接觸。

2.空氣放電：

      實驗設備的（de）電極靠近被測設備，由火花（huā）對（duì）被測設備進（jìn）行放電。

接觸放電和空氣放電測試的是（shì）儀器（qì）設備在使用過程中與另一帶電（diàn）儀器可能發生的靜電事件。

3.熱插拔：

      在上電情況下，端口（kǒu）或者（zhě）模塊直接斷開或連（lián）接，保護設備不被過大電流或電壓損毀。

4.浪湧：

      具有短上升時間（jiān），長衰減（jiǎn）時間的電（diàn）流，電壓（yā），功率的瞬態波形。(transient wave of electrical current, voltage or power propagating along a line or a circuit and characterized by a rapid increase followed by a slower decrease)。浪（làng）湧（yǒng）測試是驗證儀器能否承受雷擊或開關通斷（duàn）時產生的短時間的強脈衝。

二.係（xì）統級ESD事件規範：

1.IEC61000-4-2：

圖1.GB/T 17626.2-2006/IEC 61000-4-2標準

圖2.GB/T 17626.2-2006/IEC 61000-4-2接觸放電和空氣放電測試（shì）等級。

圖3.GB/T 17626.2-2006/IEC 61000-4-2放（fàng）電測試波形。

圖4.GB/T 17626.2-2006/IEC 61000-4-2接觸放（fàng）電和空氣放電波形（xíng）參數。

圖（tú）5.GB/T 17626.2-2006/IEC 61000-4-2測試電路。

2.IEC61000-4-5：

圖6.IEC61000-4-5標準封麵。

圖7.IEC61000-4-5浪湧（yǒng）測試等級。

圖8.IEC61000-4-5浪湧生成電路。

IEC標準中提到了兩種浪湧模式：一種是1.2/50μs的開（kāi）路電壓（yā）條件和8/20μs的短路電（diàn）流條（tiáo）件。

圖9.IEC61000-4-5浪湧測試波形參數。

圖10.IEC61000-4-5開路電壓浪湧（yǒng）波形。

圖11.IEC61000-4-5短路電流浪（làng）湧波形。

三（sān）.係統（tǒng）級與芯片級異同

1.係統級ESD事件與芯片級ESD事件的異（yì）同：

A.芯片級ESD事（shì）件主要針對的是發生在芯片上PCB板前的過程中（生產 、封裝、運輸、銷售、上板）這類ESD事件完（）全需要由芯片自己承受。係（xì）統級ESD事件是針對整個係統（tǒng）而言（PCB級），這類ESD事件需要整個係統協同完成。

B.係統（tǒng）級ESD事件的電壓電流強度都遠強於芯片級。

係統級ESD防（fáng）護設計與芯片（piàn）級ESD防護設計的異同：

A.芯片級ESD防護與核心電路都是在同一（yī）wafer下流片，所以防護能力與工藝是強相關，線寬越小ESD魯（lǔ）棒性越差，且（qiě）受foundry工藝影響很大，不（bú）同foundry的工藝流程不同，造成ESD設計的互通性很（hěn）差。芯片級ESD設（shè）計更多考（kǎo）驗的是工程師（shī）對於器件結構（gòu）與版圖的理解，在有限的麵積與其它約束下盡（jìn）可能保證核（hé）心電（diàn）路不在ESD事件中損壞。

B.係統級ESD防護雖然（rán）要求更高，但是核心元器件和ESD防（fáng）護元器件是分立的，可以（yǐ）針對要求采用不同的ESD防護器件。常見的有TVS和（hé）ESD陣列防護芯片，工程師（shī）在（zài）設計過程中可以忽略（luè）ESD元器（qì）件的工作原理，直接進行（háng）黑盒（hé）設計而且可替換性強，芯片級ESD防護器件與芯片本身（shēn）是共生關係，一榮俱榮，一損俱損。而係統級ESD防（fáng）護元器件與被保（bǎo）護（hù）元器（qì）件相對獨（dú）立，相互（hù）影響較小。