静电是两种介电系数不同的物质磨擦时,正负极性的电荷分别积累在两个物体上而形成。
当两个物体接触时,其中一个物体趋于从另一个物体吸收电子,因而两者会形成不同的充电电位。就人体而言,衣服与皮肤之间的磨擦发生的静电是人体带电的主要原因之一。
静电源跟其它物体接触时,存在着电荷流动以抵消电压,这个高速电量的传送,将产生潜在的破坏电压、电流以及电磁场,这就是静电放电。
在电子产品的生产和使用过程中,操作者是最活跃的静电源,可能积累一定数量的电荷,当人体接触与地相连的元件、装置的时候就会产生静电放电。静电放电一般用ESD表示。
ESD会导致电子设备严重地损坏或操作失常。
大多数半导体器件都很容易受静电放电而损坏,特别是大规模集成电路器件更为脆弱。
静电对器件造成的损坏有显性的和隐性的两种。隐性损坏在当时看不出来,但器件变得更脆弱,在过压、高温等条件下极易损坏。
ESD 两种主要的破坏机制是:由于ESD 电流产生热量导致设备的热失效;由于ESD 感应出高的电压导致绝缘击穿。除容易造成电路损害外,ESD 也会对电子电路造成干扰。ESD 电路的干扰有二种方式。
一种是传导方式,若电路的某个部分构成了放电路径,即ESD接侵入设备内的电路,ESD电流流过集成片的输入端,造成干扰。
ESD 干扰的另一种方式是辐射干扰。即静电放电时伴随火花产生了尖峰电流,这种电流中包含有丰富的高频成分。从而产生辐射磁场和电场,磁场能够在附近电路的各个信号环路中感应出干扰电动势。该干扰电动势很可能超过逻辑电路的阀值电平,引起误触发。辐射干扰的大小还取决于电路与静电放电点的距离。ESD产生的磁场随距离的平方衰减,ESD产生的电场随距离立方衰减。当距离较近时,无论是电场还是磁场都是很强的。ESD 发生时,在附近位置的电路一般会受到影响。
ESD在近场,辐射耦合的基本方式可以是电容或电感方式,取决于ESD源和接受器的阻抗。在远场,则存在电磁场耦合。
与ESD相关的电磁干扰能量上限频率可以超过1GHz。在这个频率上,典型的设备电缆甚至印制板上的走线会变成非常有效的接收天线。因而,对于典型的模拟或数字电子设备,ESD会感应出高电平的噪声。
一般来说,造成损坏,ESD电火花必须直接接触电路线,而辐射耦合通常只导致失常。
在ESD作用下,电路中的器件在通电条件下比不通电条件下更易损坏。