靜電放電主要通過放電輻射、靜電感應、電磁感應和傳導耦合等途徑危害電子設備,見圖4—5。
靜電放電屬于脈沖式干擾,它對電子電路的干擾一般取決于脈沖幅度、寬度及脈沖的能量。據(jù)有關資料報道,一般TrL電路翻轉的脈沖能量大致為32X10
-12Jo當人手接觸電子設備時,靜電放電所含能量約為7.5*X10
-3J,通過人體電阻(約為150fΩ)放電時,放電脈沖寬度為22.5ns,瞬間的功率十分巨大,峰值高達667kj。有時帶電電壓或能量雖不很大,但由于在極短時間內起作用,其瞬間能量密度也會對器件和電路產生干擾和危害。
眾所周知,大規(guī)模集成電路之所以體積小、速度快,是因為其內部線路之間的間距短、面積小,這必然以犧牲其耐壓、耐流參數(shù)為昂貴代價。如:CMOS電路對靜電極為敏感,其敏感度電壓范圍一般為0~2000V,因此最易因靜電放電而失效。特別是為越來越低的工作電壓所設計的電路中,由于器件的柵極氧化膜極薄,因而其耐壓界線很低,微小的電荷就能導致器件損壞。靜電放電可使器件內部極間電容立即被充到高電壓,使得氧化物遭到破壞,以致造成短路、開路、擊穿和金屬化層的熔融現(xiàn)象。
靜電放電對于電路產生的干擾,主要是在極短的瞬間放電電流對電路的感應所產生的噪聲,以及放電電流使基準地電位如機殼地、信號地的電位發(fā)生偏移波動,從而導致對電路正常工作的干擾。這種電磁脈沖干擾有可能引起電子產品的誤動作以及信息的丟失。例如:放電火花產生的電磁干擾有可能使計算機程序出錯或數(shù)據(jù)丟失,導致測量和控制系統(tǒng)失靈或發(fā)生故障??梢姡o電放電一旦使得應用于艦艇上的關鍵設備喪失功能,比如:雷達、指控中心、導彈指揮儀等,在戰(zhàn)爭中其后果將是致命的。靜電放電的損害往往只有10%造成電子元器件當時完全失效,通常表現(xiàn)為短路、開路以及參數(shù)的嚴重變化,超出其額定范圍,器件完全喪失了其特定功能;而另外90%會潛伏下來,造成積累效應,一般情況下,一次ESD后不足以引起器件立即完全失效,但元件內部會存在某種程度的輕微損傷,通常表現(xiàn)為參數(shù)有小的偏差或漂移,潛在失效并不明顯,因而極易被人們忽視,若這種元器件繼續(xù)帶傷工作,隨著ESD次數(shù)的增加,積累效應越來越明顯,其損傷程度會逐漸加劇,最終必將導致失效。