靜電防護(hù)知識(shí)：如何有效應(yīng)對(duì)ESD風(fēng)險(xiǎn)

靜電放電（ESD，Electro Static Discharge）是指處于不同電位的兩個(gè)物體之間，由于直接接觸或靜電場(chǎng)感應(yīng)導(dǎo)致的電荷傳輸過(guò)程。ESD與靜電是不同的物理現(xiàn)象，靜電是“靜”，而ESD是“動(dòng)”，伴隨著電荷的轉(zhuǎn)移、電流的產(chǎn)生和電磁場(chǎng)輻射。了解ESD的常識(shí)及防護(hù)方法對(duì)于電子工業(yè)和個(gè)人設(shè)備保護(hù)至關(guān)重要。

1. 何為靜電？

靜電是物體表面過(guò)?；虿蛔愕撵o止電荷。靜電的產(chǎn)生是由于正電荷和負(fù)電荷在局部范圍內(nèi)失去平衡，通過(guò)電子或離子轉(zhuǎn)移而形成。靜電現(xiàn)象是電荷在產(chǎn)生和消失過(guò)程中引發(fā)的電現(xiàn)象的總稱。

2. 靜電放電的三要素

靜電放電（ESD）需要三個(gè)要素：

Q：積累的靜電荷。

M：放電途徑，如金屬接觸、對(duì)地或低阻的泄放途徑。

D：靜電敏感器件。

3. 靜電產(chǎn)生原理

電子圍繞原子核運(yùn)動(dòng)，一旦受到外力作用，就會(huì)脫離軌道，離開原來(lái)的原子而進(jìn)入其他原子。外力包括動(dòng)能、位能、熱能、化學(xué)能、電磁能等。缺少電子的原子稱為陽(yáng)離子，而增加電子的原子稱為陰離子。

4. 靜電在電子工業(yè)中的危害

吸附灰塵：靜電吸附灰塵，降低元件絕緣電阻，縮短壽命。

破壞元件：靜電放電時(shí)產(chǎn)生的大電流（可達(dá)幾十安培）會(huì)導(dǎo)致熱擊穿、介電擊穿和金屬汽化，使元件受損無(wú)法正常工作。

電磁干擾：靜電放電產(chǎn)生的電磁場(chǎng)幅度很大，對(duì)電子產(chǎn)品造成干擾甚至損壞。

5. ESD測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

目前，IEC 61000-4-2是ESD測(cè)試的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 17626.2-1998）等同于IEC 61000-4-2。常用測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)包括接觸4KV和空氣8KV，車載類高標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)使用8KV和空氣15KV。

6. 電路級(jí)ESD防護(hù)方法

并聯(lián)放電器件：常用放電器件包括TVS、齊納二極管、壓敏電阻和氣體放電管等。齊納二極管：通過(guò)反向擊穿特性保護(hù)ESD敏感器件，但存在較大電容。

瞬變電壓抑制器（TVS）：用于防止ESD瞬態(tài)電壓破壞敏感半導(dǎo)體器件。

壓敏電阻：用于瞬時(shí)高壓沖擊抑制，適用于對(duì)電壓不敏感的線路和器件。

串聯(lián)阻抗：通過(guò)串聯(lián)電阻或磁珠限制ESD放電電流，如在手機(jī)高輸入阻抗端口串1K歐電阻。

增加濾波網(wǎng)絡(luò)：用濾波器濾掉主要能量達(dá)到靜電防護(hù)目的。對(duì)低頻信號(hào)，如GPIO輸入，可用1k電阻+1000PF電容。

對(duì)射頻信號(hào)，可并聯(lián)幾十nH的電感。

多層板防護(hù)：選擇多層板使ESD快速耦合到低阻抗平面，保護(hù)關(guān)鍵信號(hào)。

電路板外圍保護(hù)帶：在電路板周圍畫出不加組焊層的走線，并連接至外殼（避免形成封閉環(huán)）。

盡管ESD可能帶來(lái)嚴(yán)重后果，但只要保護(hù)好電路上的電源和信號(hào)線，就能有效防止ESD電流流入PCB中。希望以上內(nèi)容能為大家提供有價(jià)值的參考和幫助。