探讨几种LED保护电路设计方案
白光LED属于电压敏感型的器件，在实际工作中是以20mA的电流为上限，但往往会由于在使用中的各种原因而造成电流增大，如果不采取保护措施，这种增大的电流超过一定的时间和幅度后LED就会损坏。造成LED损坏的原因主要有：
①供电电压的突然升高。
②线路中某个组件或印制线条或其他导线的短路而形成LED供电通路的局部短路，使这个地方的电压增高。
③某个LED因为自身的质量原因损坏因而形成短路，它原有的电压降就转嫁到其他LED上。
④灯具内的温度过高，使LED的特性变坏。
⑤灯具内部进了水，水是导电的。
⑥在装配的时候没有做好防静电的工作，使LED的内部已经被静电所伤害。尽管施加的是正常电压和电流值，也是极易造成LED的损坏。
那么，我该怎么样进行LED电路的保护呢？以下是一些心得分享：
1.保护电路中采用保险丝(管)
由于保险丝是一次性的，且反应速度慢，效果差、使用麻烦，所以保险丝不适宜用于LED灯成品中，因为LED灯现在主要是在城市的光彩工程和亮化工程。它要求LED保护电路要很苛刻：在超出正常使用电流时能立即启动保护，让LED的供电通路就被断开，使LED和电源都能得到保护，在整个灯正常后又能够自动恢复供电，不影响LED
工作。电路不能太复杂体积不能太大，成本还要低。所以采用保险丝的方式实现起来很困难。
2.使用瞬态电压抑制二极管（简称TVS）
瞬态电压抑制二极管是一种二极管形式的高效能保护器件。当它的两极受到反向瞬态高能量冲击时，能以10的负12次方秒极短时间的速度，使自己两极间的高阻立即降低为低阻，吸收高达数千瓦的浪涌功率，把两极间的电压箝位在一个预定的电压值，有效的保护了电子线路中的精密元器件。瞬态电压抑制二极管具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差一致性好、箝位电压较易控制、无损坏极限、体积小等优点。
但是在实际使用中发现要寻找满足要求电压值的TVS器件很不容易。LED光珠的损坏主要是因为电流过大使芯片内部过热造成的。TVS只能探测过电压不能探测过电流。要选择合适的电压保护点很难掌握，这种器件就无法生产也就很难在实际中使用。
3.选择自恢复保险丝
自恢复保险丝又称为高分子聚合物正温度热敏电阻PTC，是由聚合物与导电粒子等构成。在经过特殊加工后，导电粒子在聚合物中构成链状导电通路。当正常工作电流通过（或组件处于正常环境温度）时，PTC自恢复保险丝呈低阻状态；当电路中有异常过电流通过（或环境温度升高）时，大电流（或环境温度升高）所产生的热量使聚合物迅速膨胀，也就切断了导电粒子所构成的导电通路，PTC自恢复保险丝呈高阻状态；当电路中过电流（超温状态）消失后，聚合物冷却，
体积恢复正常，其中导电粒子又重新构成导电通路，PTC自恢复保险丝又呈初始的低阻状态。在正常工作状态自恢复保险管的发热很小，在异常工作状态它的发热很高阻值就很大，也就限制了通过它的电流，从而起到了保护作用。在具体的电路中，可以选择：
①分路保护。一般LED灯是分成很多串接支路。我们可以在每个支路的前面加一支PTC组件分别进行保护。这种方式的好处是精确性高，保护的可靠性好。
②总体保护。在所有光珠的前面加接一支PTC组件，对整灯进行保护。这种方式的好处是简单，不占体积。对于民用产品来说，这种保护在实际使用中的结果还是令人满意的。
静电放电防护的基本原理和原则 静电放电防护的基本原理和原则 一、发生ESD损伤的三种情况 1、带有表龟的导体（人体、设备等）对处于接地的器件发生放电造成损伤； 2、器件带有静电与导体发生放电造成损伤； 3、在静电场中，器件接触接地的导体发生放电造成损伤。 二、ESD防护四项基本原则 1、等电位连接：与敏感器件接触的导体实现等电位连接，避免因导全带静电发生放电； 2、静电源控制：绝缘材料的静电通过接地和等电位连接无法消除，因此必须对敏感器件周边进行静电源控制； 3、防静电包装：出ESD防护区的器件必须使用防静电包装，以防外界静电源的影响； 4、安全第一：ESD防护措施不能降低安全水准，如安全与之冲空，安全第一。 三、基本技术手段 1、等电位：基本原理：等到电位状态下不发生放电。做法：①所有可能接触器件的物体使用并连接（共同连接点）；②接地系统间进行跨接避免电势差。 2、接地：基本原理：将静电通过接地线或接地装置传导泄放到大地。做法：①建立静电接地系统；②静电导电材料的使用；③两种方式：硬功夫接地和软接地。 3、离子化中和：基本原理：电离空气产生正负离子，中和静电电荷。做法：①离子风机、离子风枪、离子吧；②自感式的离子静电消除器。 4、阻值控制：基本原理：通过电阻控制，控制过强的表龟泄放或放电，同时保证人体安全。做法：①静电耗散材料的使用；②连接安全限流电阻。 5、静电放电屏蔽：基本原理：屏蔽静电场，阻隔静电放电电流通过敏感器件。做法：①静电屏蔽材料和屏蔽容器的使用；②绝缘材料和阻隔结构。 6、湿度控制：基本原理：增加湿度减少静电的产生，降低摩擦电压。做法：①控制湿度在40~70%（满足多数标准的要求）。 7、材料选择和工艺控制避免产生静电：基本原理：通过使用不产生或产生静电小的材料，减少静电；材料表面光洁，减少静电；静电序列的应用。做法：①使用抗静电材料；②使用抗静电剂。 8、标识和标注：对敏感器件进行标识避免当作非敏感器件存放、运输和操作；对ESD防护用品和材料进行标识，以表明其功能，防止超出有效期使用；对EPA（ESD保护工作区，工作站）进行标识；对EPA中可能存在的风险进行警示（IEC）；对接地点进行标识；涉及到敏感器件的文件、设计图纸进行标注（IEC）；对EPA中的设备进标识（IEC）。 9、保护电路和结构设计提高抗静电能力。
esd静电防护方法esd静电防护技术 1．一般esd静电防护的基本思路 （1）从元器件设计方面，把静电保护设计到LED器件内，例如大功率LED，设计者在承载GaN基LED芯片倒装的硅片上，设计静电保护二极管，这时硅片不但作为GaN的承载基体，还起到ESD保护作用，使采用这种芯片封装的器件ESDS达到几千伏。它的优点是直接提高器件抗ESD能力，简化封装生产和器件安装等过程的静电防护措施；缺点是增加成本，增大体积，芯片生产工艺复杂并且需要专业生产设各，它适用于高价值的LED 器件。 （2）从生产工艺方面，有两种静电防护途径；①消除产生静电的材料与过程。通过材料的选用，使静电产生的途径不存在了或者减少了，从源头消除了静电放电的产生与积累，是静电防护的有效的基本方法之一。②泄放或中和防止静电放电。因为产生静电的所有途径是不可能完全消除的，所以我们需要安全地泄放或中和那些要发生的静电，防止静电放电的发生。 2，esd静电防护接地技术 接地就是直接将静电通过一条导线的连接泄放到大地，这是防静电措施中｜最直接、最有效的方法。多数静电防护系统的效果，都依赖于接地地线的质量，静电接地技术是静电泄放工艺中的主要环节，系统接地的质量将直接影响电荷的释放能力。地线必须是能够接受或提供大量电荷的，理想的地线应该是一个优良的导体，即电流流过地线时不产生电位降，地线上各点电位相同。在工作区的静电地线应为静电专用地线，不得与其他地线共用。防静电接地是厂房基建工程中重要的指标之一。 3．esd静电防护操作系统 在进行静电敏感器件的操作时，工作台上应铺设具有静电导电和静电耗散功能的材料制成的防静电台垫。使所有与器件接触的端子、工具、仪器仪表、人体达到一致的电位，并通过接地使静电能迅速泄放。 4．人体防静电系统 人体防静电系统主要由防静电手腕带、防静电工作服、鞋袜等组成，必要时还需要辅以防静电工作帽、手套、脚套等物品。这种整体的防静电系统兼各静电泄放、中和和屏蔽的作用。防静电手腕带由静电导电材料制成，通过与皮肤直接接触，把人体静电直接导走，所以手腕带使用时必须与皮肤接触良好，使皮肤上的瞬时静电电压、于100V．防静电工作椅以静电导电织物为面料，它们在与人的接触中不产生静电，并能将人体本身所带静电很快泄放，导人大地，起到静电防护作用。 5．生产过程的esd静电防护 LED从芯片到封装应用的生产过程较复杂，就防静电而言，是一个综合治理的过程，应渗透到生产的各个环节，并根据各生产环节的工艺要求，提出不同的对策，以达到对器件的有效静电防护。对固定单个设备（如固晶机、键合台、测试设各、波峰焊设各等）的工艺要求： （1）设各应良好接地； （2）有必要的设各周围要铺设防静电地垫； （3）操作者穿戴防静电衣、帽、腕带等； （4）必要时，在静电防护关键部位设置离子风机。
什么是ESD（静电放电）及ESD保护电路的设计 学习资料2008-12-09 08:27:57 阅读592 评论1 字号：大中小订阅 来源：电子系统设计 静电放电(E SD，electrostatic discharge )是在电子装配中电路板与元件损害的一个熟悉而低估的根源。它影响每一个制造商，无任其大小。虽然许多人认为他们是在E SD安全的环境中生产产品，但事实上，E SD有关的损害继续给世界的电子制造工业带来每年数十亿美元的代价。 E SD究竟是什么？静电放电(E SD)定义为，给或者从原先已经有静电(固定的)的电荷(电子不足或过剩)放电(电子流)。电荷在两种条件下是稳定的： 当它“陷入”导电性的但是电气绝缘的物体上，如，有塑料柄的金属的螺丝起子。 当它居留在绝缘表面(如塑料)，不能在上面流动时。 可是，如果带有足够高电荷的电气绝缘的导体(螺丝起子)靠近有相反电势的集成电路(IC)时，电荷“跨接”，引起静电放电(E SD)。 E SD以极高的强度很迅速地发生，通常将产生足够的热量熔化半导体芯片的内部电路，在电子显微镜下外表象向外吹出的小子弹孔，引起即时的和不可逆转的损坏。 更加严重的是，这种危害只有十分之一的情况坏到引起在最后测试的整个元件失效。其它90%的情况，E SD 损坏只引起部分的降级- 意味着损坏的元件可毫无察觉地通过最后测试，而只在发货到顾客之后出现过早的现场失效。其结果是最损声誉的，对一个制造商纠正任何制造缺陷最付代价的地方。 可是，控制E SD的主要困难是，它是不可见的，但又能达到损坏电子元件的地步。产生可以听见“嘀哒”一声的放电需要累积大约2000伏的相当较大的电荷，而3000伏可以感觉小的电击，5000伏可以看见火花。 例如，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS, complementary metal oxide semiconductor)或电气可编程只读内存(E PROM, electricall programmable read-only memory)这些常见元件，可分别被只有250伏和100伏的E SD电势差所破坏，而越来越多的敏感的现代元件，包括奔腾处理器，只要5伏就可毁掉。 该问题被每天的引起损害的活动复合在一起。例如，从乙烯基的工厂地板走过，在地板表面和鞋子之间产生摩擦。其结果是纯电荷的物体，累积达到3~2000伏的电荷，取决于局部空气的相当湿度。 甚至工人在台上的自然移动所形成的摩擦都可产生400~6000伏。如果在拆开或包装泡沫盒或泡泡袋中的PCB期间，工人已经处理绝缘体，那么在工人身体表面累积的净电荷可达到大约26000伏。 因此，作为主要的E SD危害来源，所有进入静电保护区域(E P A, electrostatic protected area)的工作人员必须接地，以防止任何电荷累积，并且所有表面应该接地，以维持所有东西都在相同的电势，防止E SD发生。 用来防止E SD的主要产品是碗带(wri s tband)，有卷毛灯芯绒和耗散性表面或垫料- 两者都必须正确接地。另外的辅助物诸如耗散性鞋类或踵带和合适的衣服，都是设计用来防止人员在静电保护区域(EP A)移动时累积和保持净电荷。 在装配期间和之后，P CB也应该防止来自内部和外表运输中的E SD。有许多电路板包装产品可用于这方面，包括屏蔽袋、装运箱和可移动推车。虽然以上设备的正确使用将防止90%的E SD有关的问题，但是为了达到最后10%，需要另一种保护：离子化。
电路板防静电保护方法 1、运输注意事项 ●储存和发送电路板时，必须使用如金属化塑料袋、金属箱等放静电包装材料。 ●若容器本身滨不导电，那电路板必须被如导电泡沫、放静电塑料袋、铝箔或纸之类的导电材料进行包裹任何情况下，均不能使用普通塑料袋或薄膜。 2、检测注意事项 ●不要用万用表探测静电放电敏感器件引线端子或相应的连接线。如果必巡要这样探测；在探测前，应将测试笔直接接触地线以渫放其静电。 ●从静电放电保护要求出发，含有MOS器件这类电路板被抽出或插入时，不允许在通电情况下进行下述情况操作。 ●检测电路板的装置必须可靠接地。 3使用注意事项 ●一个基本的准则是，只是在有必要时，才能用手触摸这些电路板。接触时注意员工的手势，不要接触电路板的引脚或导体。 ●处理电路板时，必须把所有工作台和包装箱可靠接地。 ●在接触电路板前，有关的人员必须保证他自己没有携带过量静电。最简单的释放静电的方法是在接触电路板前，先接触某些设备的接地部分(如电柜的金属框架、水管等)。 ●大部分的塑料材料是极易产生静电的，因此必须尽可能远离电路板。 ●电路板不应放置在有绝缘材料或容易产身静电的材料(塑料薄膜、绝缘台面和合成衣料等)的环境中。必须放置在导电表面的物体上(放静电台面、导电泡沫材料、放静电塑料袋各放静电周转箱)。 ●不应放置在显示器、电视机附近(最小距离大于10cm)。 ●不要用万用表探测静电放电敏感器件引线端子或相应的连接线。如果必巡要 这样探测；在探测前，应将测试笔直接接触地线以渫放其静电。 ●从静电放电保护要求出发，在含有静电放电敏感器件的产品中，尤其是含有MOS器件这类电路板被抽出或插入时，不允许在通电情况下进行下述情况操作。 ●在安装和检测电路板的工作人员，应避免在附近做会产生静电的
ESD测试题 一、选择题 1.ESD控制的目的含有达到更好品质和客户更满意。(√) 2.静电由接触或磨擦而产生。(√) 3.ESD意思是储存静电瞬间放电。(√) 4.非现场人员若不具ESD资格，碰触电子零件亦无所谓。(×) 5.隔离（绝缘）所有东西是建立一个防静电工作区的一个步骤。(√) 6.6(╳)手带静电环即可处理对静电敏感之材料。 7.防静电鞋须两脚都穿着，且只须在有接地之地板上工作才穿着。 (√) 8.防静电包装必须有封闭式的静电遮蔽容器。(√) 9.防ESD包装材料或容器可以无限期使用。(╳) 10.通过ESD资格考试一生有效。(╳) 11.每天必须做工作桌之自我检查和接地测试。(√) 12.假如我在防静电工作区穿上防静电鞋后，当我坐下来后就必须戴 上静电环。(√) 13.当发现缺失或不足时，ESD标准规范必须修正。(√) 14.防静电工作桌或工作区内每个处理ESD敏感零组件的工作站必须 有标示。(√) 15.全部防静电工作桌必须有接地静电环插座且其阻抗低于2Ω。 (√) 16.距离工作桌1公尺内之所有物品其静电电压不需低于100V。(╳)
17.内装有ESD敏感零组件之包装是需有标示。(√) 18.只有单独置放的零件怕静电。若已装在PCB上就不怕静电破坏。(╳) 19.粉红／蓝／黑色的塑料材料表示不易于静电产生。(╳) 20.每周必须检查静电环一次。(╳) 21.拿取基板成品、半成品时,手不可触及焊锡面,金手指,测试点及配线等。(√) 22.作业中掉落地板上的电子ESDS类零件可以继续使用。(╳) 23.检验静电敏感器件时必须佩带有线静电环，无线静电环不能使用。(√) 24.冬天皮肤干燥，可以在佩带静电环的手腕处擦润肤霜。(╳) 25.作业人员进入车间须做防护措施，但客户可以不用。(╳) 26.日常工作产生的静电强度与周围空气之相对湿度成正比，相对湿度愈高，产生的静电的强度愈高。(╳) 27.如果高绝缘材料的静电不能被消除,可以通过用离子风机来消除静电或采用防静电喷雾方式对其进行隔离。(√) 28.建立静电安全工作区的步骤之一是把每件东西都绝缘.() 29.设备外壳接地与静电线接地端为同一接地端.() 30.ESD防护措施的各种接地不但可以有效防止带电,也可以防止静电的产生.() 31.防静电包装袋和中转箱可以永远重复使用.(╳) 32.防静电标准要求当缺陷被发现时应及时釆取补救措施.(√) 33.任何一个可导通并有按扣的导线都可用来做ESD防护区的接地
如何设计静电防护电路? 对于大部分工程师来说，ESD是一种挑战，不仅要保护昂贵的电子元件不被ESD损毁，还要保证万一出现ESD事件后系统仍能继续运行。这就需要对ESD冲击时发生了什么做深入的了解，才能设计出正确的ESD保护电路。 我们的手都曾有过静电放电（ESD）的体验，即使只是从地毯上走过然后触摸某些金属部件也会在瞬间释放积累起来的静电。我们许多人都曾抱怨在实验室中使用导电毯、ESD 静电腕带和其它要求来满足工业ESD标准。我们中也有不少人曾经因为粗心大意使用未受保护的电路而损毁昂贵的电子元件。 对某些人来说ESD是一种挑战，因为需要在处理和组装未受保护的电子元件时不能造成任何损坏。这是一种电路设计挑战，因为需要保证系统承受住ESD的冲击，之后仍能正常工作，更好的情况是经过ESD事件后不发生用户可觉察的故障。 与人们的常识相反，设计人员完全可以让系统在经过ESD事件后不发生故障并仍能继续运行。将这个目标谨记在心，下面让我们更好地理解ESD冲击时到底发生了什么，然后介绍如何设计正确的系统架构来应对ESD。 简单的ESD模型 将一个电容充电到高电压（一般是2kV至8kV），然后通过闭合开关将电荷释放进准备承受ESD冲击的受损器件（图1）。电荷的极性可以是正也可以是负，因此必须同时处理好正负ESD两种情况。 图1：板级ESD通常涉及机器模型（MM）和人体模型（HBM） 破坏受损电路的高瞬态电压一般具有几个纳秒的上升时间和大约100纳秒的放电时间。受损电路不同，对正负冲击的敏感性可能也有很大的不同，因此你需要同时处理好正负冲击。人体模型（HMB）和机器模型（MM）这两种最常见模型之间的区别主要在于串联电
电路级静电防护设计技巧与ESD防护方法 静电放电（ESD）理论研究的已经相当成熟，为了模拟分析静电事件，前人设计了很多静电放电模型。 常见的静电模型有：人体模型（HBM），带电器件模型，场感应模型，场增强模型，机器模型和电容耦合模型等。芯片级一般用HBM做测试，而电子产品则用IEC 6 1000-4-2的放电模型做测试。为对ESD 的测试进行统一规范，在工业标准方面，欧共体的IEC 61000-4-2 已建立起严格的瞬变冲击抑制标准；电子产品必须符合这一标准之后方能销往欧共体的各个成员国。 因此，大多数生产厂家都把IEC 61000-4-2看作是ESD 测试的事实标准。我国的国家标准（GB/T 17626.2-1998）等同于I EC 6 1000-4-2。大多是实验室用的静电发生器就是按IEC 6 1000-4-2的标准，分为接触放电和空气放电。静电发生器的模型如图1。放电头按接触放电和空气放电分尖头和圆头两种。 IEC 61000-4-2的静电放电的波形如图2，可以看到静电放电主要电流是一个上升沿在1nS 左右的一个上升沿，要消除这个上升沿要求ESD保护器件响应时间要小于这个时间。静电放电的能量主要集中在几十MHz到500MHz，很多时候我们能从频谱上考虑，如滤波器滤除相应频带的能量来实现静电防护。其放电频谱如下，这个图是我自己画的，只能定性的看，不能定量。 IEC 61000-4-2规定了几个试验等级，目前手机CTA测试执行得是3级，即接触放电6KV，空气放电8KV。很多手机厂家内部执行更高的静电防护等级。 当集成电路（IC ）经受静电放电（ESD）时，放电回路的电阻通常都很小，无法限制放电电流。例如将带静电的电缆插到电路接口上时，放电回路的电阻几乎为零，造成高达数十安培的瞬间放电尖峰电流，流入相应的IC 管脚。瞬间大电流会严重损伤IC ，局部
静电保护器件工作原理及选型应用 Socay（Sylvia） 1、产品简述 ESD是代表英文Electrostatic Discharge即“静电放电”的意思。ESD是本世纪中期以来形成的以研究静电的产生与衰减、静电放电模型、静电放电效应如电流热（火花）效应（如静电引起的着火与爆炸）和电磁效应（如电磁干扰）等的学科。近年来随着科学技术的飞速发展、微电子技术的广泛应用及电磁环境越来越复杂，对静电放电的电磁场效应如电磁干扰（EMI）及电磁兼容性（EMC）问题越来越重视。 我司ESD保护器件主要是由TVS ARRAY组成，经不同封装而成的器件。其优点是体积小，结电容低，反应速度快等。 2、工作原理 器件并联于电路中，当电路正常工作时，它处于截止状态（高阻态），不影响线路正常工作，当电路出现异常过压并达到其击穿电压时，它迅速由高阻态变为低阻态，给瞬间电流提供低阻抗导通路径，同时把异常高压箝制在一个安全水平之内，从而保护被保护IC或线路；当异常过压消失，其恢复至高阻态，电路正常工作。 3、特性曲线
4、主要特性参数 ①反向断态电压(截止电压)VRWM与反向漏电流IR：反向断态电压(截止电压)VRWM表示TVS管不导通的最高电压，在这个电压下只有很小的反向漏电流IR。 ②击穿电压VBR：TVS管通过规定的测试电流IT时的电压，这是表示TVS管导通的标志电压（P4SMA、P6SMB、1.5SMC、P4KE、P6KE、1.5KE系列型号中的数字就是击穿电压的标称值，其它系列的数字是反向断态电压值）。TVS管的击穿电压有±5%的误差范围（不带“A”的为±10%）。 ③脉冲峰值电流IPP：TVS管允许通过的10/1000μs波的最大峰值电流（8/20μs波的峰值电流约为其5倍左右），超过这个电流值就可能造成永久性损坏。在同一个系列中，击穿电压越高的管子允许通过的峰值电流越小。 ④最大箝位电压VC：TVS管流过脉冲峰值电流IPP时两端所呈现的电压。 ⑤脉冲峰值功率Pm：脉冲峰值功率Pm是指10/1000μs波的脉冲峰值电流IPP与最大箝位电压VC的乘积，即Pm=IPP*VC。 5、命名规则
静电对电子元器件的危害及防护 电子元器件按其种类不同，受静电破坏的程度也不一样，最低的100V的静电压也会对其造成破坏。近年来随着电子元器件发展趋于集成化，因此要求相应的静电电压也在不断减弱。 人体平常所感应的静电电压在2-4KV以上，通常是由于人体的轻微动作或与绝缘物的磨擦而引起的。也就是说，倘若我们日常生活中所带的静电电位与IC 接触，那么几乎所有的IC都将被破坏，这种危险存在于任何没有采取静电防护措施的工作环境中。静电对IC的破坏不仅体现在电子元器件的制造工序当中，而且在IC的组装、远输等过程中都会对IC产生破坏。 要解决以上问题，可以采取以下各种静电防护措施： 1、操作现场静电防护。对静电敏感器件应在防静电的工作区域内操作； 2、人体静电防护。操作人员穿戴防静电工作服、手套、工鞋、工帽、手腕带； 3、储存运输过程中静电防护。静电敏感器件的储存和运输不能在有电荷的状态下进行。 要实现上述功能，基本做法是设法减少带电物的电压，达到设计要求的安全值以内。即要求下式中的电荷（Q）与电阻（R）要小，表电容量（C）要大。 V=I.R Q=C.V 式中V：电压，Q：电荷量I：电流C：静电容量R：电阻当然电阻值也不是越低越好，特别是在大面积场所的防静电区域内必须考虑漏电等安全措施之后再进行材料的选取。 静电的防护 一.接地 接地就是直接将静电过一条线的连接泄放到大地，这是防静电措施中最直接最有效的，对于导体通常用接地的方法，如人工带防静电手腕带及工作台面接地等。 接地通过以下方法实施： ①人体通过手腕带接地。 ②人体通过防静电鞋（或鞋带）和防静电地板接地。 ③工作台面接地。 ④测试仪器，工具夹，烙铁接地。 ⑤防静电地板，地垫接地。 ⑥防静电周转车，箱，架尽可能接地。
静电防护电路设计 产品的静电防护是多方面的，必须从产品的立项开始全面考虑结构设计、PCB设计、零件的选择、组装及使用环境等。其中，PCB的设计对产品ESD的防护可以说是至关重要的。 PCB设计 在PCB板的设计当中，可以通过分层、恰当的布局布线和安装，实现PCB的抗ESD设计。在设计过程中，通过预测可以将绝大多数设计修改仅限于增减元器件。通过调整PCB布局布线，能够很好地防范ESD。以下是一些常见的防范措施。 1．电路板布局布线 电路板布局布线方面抗ESD设计，需要遵循以下原则： 1)尽可能使用多层PCB，相对于双面PCB而言，地平面和电源平面，以及排列紧密的信号线，地线间距能够减小共模阻抗和感性耦合，使之达到双面PCB的171()全I/100 0尽量地将每一个信号层都紧靠一个电源层或地线层。对于顶层和底层表面都有元器件、具有很短连接线及许多填充地的高密度PCB，可以考虑使用内层线。 2)对于双面PCB来说，要采用紧密交织的电源和地栅格。电源线紧靠地线，在垂直和水平线或填充区之间，要尽可能多地连接。一面的栅格尺寸小于等于60 mm，如果可能，栅格尺寸应小于13 mm. 3)确保每一个电路尽可能紧凑。尽可能将所有连接器都放在一边。 4)在引向机箱外的连接器（容易直接被ESD击中）下方的所有PCB层上，要放置宽的机箱地或者多边形填充地，并每隔大约13 mm的距离用过孔将它们连按在一起。 5)在卡的边缘上放置安装孔，安装孑L周围用无阻焊剂的顶层和底层焊盘连接到机箱地上。 6)PCB装配时，不要在顶层或者底层的焊盘上涂覆任何焊料。使用具有内嵌垫圈的螺钉来实现PCB与金属机箱／屏蔽层或接地面上支架的紧密接触。在每一层的机箱地和电路地之间，要设置相同的“隔离区”；如果可能，保持间隔距离为0. 64 mm。 7)在卡的顶层和底层靠近安装孔的位置，每隔100 mm沿机箱地线将机箱地和电路地用1. 27 mm宽的线连接在一起。与这些连接点的相邻处，在机箱地和电路地之间放置用于安装的焊盘或安装孔。这些地线连接可以用刀片划开，以保持开路，或用磁珠／高频电容的跳接。如果电路板不会放入金属机箱或者屏蔽装置中，在电路板的顶层和底层机箱地线上不能涂阻焊剂，这样它们可以作为ESD电弧的放电极。 8)要以下列方式在电路周围设置一个环形地。 ·除边缘连接器及机箱地以外，在整个外围四周放上环形地。 ·确保所有层的环形地宽度大于 mmo ·每隔13 mm用过孔将环形地连接起来。 ·将环形地与多层电路的公共地连接到一起。 ·对安装在金属机箱或者屏蔽装置里的双面板来说，应该将环形地与电路公共地连接起来。不屏蔽的双面电路则虚该将环形地连接到机箱地，环形地上不能涂阻焊剂，以便该环形地可以充当ESD的放电棒，在环形地（所有层）上的某个位置处至少放置一个 mm宽的间隙，这样可以避免形成一个大的环路。信号布线离环形地的距离不能小于 mm。 9)在能被ESD直接击中的区域，每一个信号线附近都要布一条地线o I70电路要尽可能靠近对应的连接器。对易受ESD影响的电路，应该放在靠近电路中心的区域，这样其他电路可以为它们提供一定的屏蔽作用.
邮局订阅号:82-946360元/年 技 术创新 电子设计 《PLC 技术应用200例》 您的论文得到两院院士关注 人体静电放电(ESD及保护电路的设计 Hum an Body Electro -Static Discharge and The Protection Circuit Design (1.河北科技大学;2.河北理工大学薛同泽 1 沙占友 1 崔博 2 XUE TONGZE SHA ZHANYOU CUI BO 摘要:随着集成电路及电子设备的广泛应用,人体静电放电的危害性日益引起人们的重视。首先介绍人体静电放电模型及测试方法,然后阐述几种新型集成化静电放电保护器件的原理与应用。关键词:ESD;模型;测试;ESD 保护器件中图分类 号:TN03文献标识码:B
Abstract:With the broad application of the integrated circuit and the electronic device,more attention is paid to the damage of the Electro-Static Discharge (ESD.Firstly the paper introduced the model and the measure methods of the human body ESD.Then the principle and the application of several new type ESD protection ICs are expatiated.Key words:ESD ,Model ,Measure ,ESD Protection ICs 文章编号:1008-0570(200705-2-0303-02 1引言 “静电放电”简称ESD (Electro-Static Discharge。近年来随着科学技术的飞速发展,微电子技术的广泛应用及电磁环境日益复杂,人们对静电放电的防护及ESD 设计也愈来愈重视。目前,ESD 保护器件正从分立元件向集成化电路、从单路保护向多路保护的方向发展。 2人体静电放电(ESD模型及测试 方法 当物体之间互相摩擦、碰撞或发生电场感应时,都会引起物体表面的电荷积聚,产生静电。当外界条件适宜时,这种积聚电荷还会产生静电放电,使元器件局部损坏或击穿,甚至酿成火灾、爆炸等严重后果。特别是随着高分子材料的广泛使用,更容易产生静电现象,而电子元器件微型化的趋势,更使静电的危害日趋严重。 静电放电(ESD的危害极大,特别是对集成电路和半导体器件。如果静电放电发生在电子部件上,可导致电子部件的损坏;轻者击穿二极管,重则损坏集成电路。试验表明,未加静电保护措施的RS-232接口芯片,受到15kV (一般测试水平的静电放电冲击后会造成永久性损坏。这是因为在静电放电瞬间产生的大电流将芯片内部的金属气化,导致大面积损伤。特别是 CM OS 电路和M OS 场效应管,其输入阻抗很高,输入电容又非 常小,即使在输入端感应少量的电荷也会形成高压,而将器件损坏。
工厂静电防护措施大全(新版) Safety management is an important part of enterprise production management. The object is the state management and control of all people, objects and environments in production. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0778
工厂静电防护措施大全(新版) 防护途径 主要内容 具体措施 1.防止静电的产生 (1)控制静电的生成环境 ①湿度控制.在不致导致器材或产品腐蚀生锈或其他危害前提下,尽量加大湿度 ②温度控制.在可能条件下尽量降低温度,包括环境温度和物体接触温度。 ③尘埃控制.此为防止附着(吸附)带电的重要措施 ④地板、桌椅面料和工作台垫应由防静电材料制成,并正确接地
⑤静电敏感产品的运送传递和存储及包装应采取静电防护措施 ⑥喷射、流动、运送、缠绕和分离速度应予控制,在液体、粉体等材料的输送管道中使用缓和器 (2)防止人体带电 ②穿戴防静电服装、衣、帽、鞋。 (3)材料选用要求 ①凡必须或有可能发生接触分离的材料应考虑使其在带电序列表上的位次尽量靠近 ③使用静电导体材料和静电耗散材料 (4)工艺控制措施 ①制定并实施防静电操作程序 ⑤对有静电燃烧、爆炸可能性的液体材料设置必要的静置时间 2.减少和消除静电荷 (1)接地 ①地板和工作桌、椅、台面、台垫正确接地 ②人体接地
静电防护电路设计
静电防护电路设计 产品的静电防护是多方面的，必须从产品的立项开始全面考虑结构设计、PCB 设计、零件的选择、组装及使用环境等。其中，PCB的设计对产品ESD的防护可以说是至关重要的。 PCB设计 在PCB板的设计当中，可以通过分层、恰当的布局布线和安装，实现PCB的抗ESD设计。在设计过程中，通过预测可以将绝大多数设计修改仅限于增减元器件。通过调整PCB布局布线，能够很好地防范ESD。以下是一些常见的防范措施。 1．电路板布局布线 电路板布局布线方面抗ESD设计，需要遵循以下原则： 1)尽可能使用多层PCB，相对于双面PCB而言，地平面和电源平面，以及排列紧密的信号线，地线间距能够减小共模阻抗和感性耦合，使之达到双面PCB的171()全I/100 0尽量地将每一个信号层都紧靠一个电源层或地线层。对于顶层和底层表面都有元器件、具有很短连接线及许多填充地的高密度PCB，可以考虑使用内层线。 2)对于双面PCB来说，要采用紧密交织的电源和地栅格。电源线紧靠地线，在垂直和水平线或填充区之间，要尽可能多地连接。一面的栅格尺寸小于等于60 mm，如果可能，栅格尺寸应小于13 mm. 3)确保每一个电路尽可能紧凑。尽可能将所有连接器都放在一边。
4)在引向机箱外的连接器（容易直接被ESD击中）下方的所有PCB层上，要放置宽的机箱地或者多边形填充地，并每隔大约13 mm的距离用过孔将它们连按在一起。 5)在卡的边缘上放置安装孔，安装孑L周围用无阻焊剂的顶层和底层焊盘连接到机箱地上。 6)PCB装配时，不要在顶层或者底层的焊盘上涂覆任何焊料。使用具有内嵌垫圈的螺钉来实现PCB与金属机箱／屏蔽层或接地面上支架的紧密接触。在每一层的机箱地和电路地之间，要设置相同的“隔离区”；如果可能，保持间隔距离为0. 64 mm。 7)在卡的顶层和底层靠近安装孔的位置，每隔100 mm沿机箱地线将机箱地和电路地用1. 27 mm宽的线连接在一起。与这些连接点的相邻处，在机箱地和电路地之间放置用于安装的焊盘或安装孔。这些地线连接可以用刀片划开，以保持开路，或用磁珠／高频电容的跳接。如果电路板不会放入金属机箱或者屏蔽装置中，在电路板的顶层和底层机箱地线上不能涂阻焊剂，这样它们可以作为ESD电弧的放电极。 8)要以下列方式在电路周围设置一个环形地。 ·除边缘连接器及机箱地以外，在整个外围四周放上环形地。 ·确保所有层的环形地宽度大于2.5 mmo ·每隔13 mm用过孔将环形地连接起来。 ·将环形地与多层电路的公共地连接到一起。 ·对安装在金属机箱或者屏蔽装置里的双面板来说，应该将环形地与电路公共地连接起来。不屏蔽的双面电路则虚该将环形地连接到机箱地，环形地上不能涂阻焊剂，以便该环形地可以充当ESD的放电棒，在环形地（所有层）上的某个
ESD-静电放电防护培训总结 本次ESD培训主要学习了ESD的国际标准介绍以及ESD标准技术和测试要求简介。初步了解了ESD国际标准S20.20的一些标准要求和程序编制的基本要求。 一、ESD基础知识 ESD是Electro Static Discharge的简称，也即静电放电。静电就是物体表面过剩或不足的相对静止电荷，它是电能的一种表现形式。静电是正负电荷在局部范围内失去平衡的结果，是通过电子转移而形成的。这些不平衡的电荷就产生一个静电场。静电放电（ESD），就是两个带不同静电电位的物件相互接近到某程度或接触时，静电从一个物件突然流放到另一物件上，发生电荷转移的现象。 静电产生的来源和途径。静电的产生主要有以下几种方式：摩擦、接触（传导）、分离、感应、冲流、辐射、压电、温差、电解等常见途径。摩擦产生静电的材料序列为摩擦静电序列＋（正极）: 空气→人手→石棉→兔毛→玻璃→云母→人发→尼龙→羊毛→铅→丝绸→铝→纸→棉花→钢铁→木→琥珀→蜡→硬 橡胶→镍、铜→黄铜、银→金、铂→硫黄→人造丝→聚酯→赛璐珞→奥轮→聚氨酯→聚乙稀→聚丙稀→聚氯乙稀(PVC)→二氧化硅→聚四氟乙稀 : －（负极）摩擦起电的产生机理是：上述任意两种介质摩擦后前者带正电，后者带负电，且相距较远的两种介质通常比相距较近的两种介质所产生的摩擦电量大。由于摩擦材料不同，摩擦程度不同，材料表面均匀度不同，接触力，摩擦力，分离速度不同最终产生的电荷量也不同。感应起电的产生机理是：不带电的物体接近带点的物体时，由于静电场电力线的存在，而是不带电的物体在静电场的作用下，在接近带电体的一侧产生于带电体电荷异性的电荷。分离起电是相互密切结合的物体剥离时，而引起电荷分离，最终引起分离物体双方带异性电荷。而其中摩擦、接触分离、感应是最常见，而且对电子行业危害最大的静电产生途径。 产生静电量大小的主要因素有材料种类、接触面积、材料表面均匀性、表面粗糙情况、接触分离力的大小、分离速度、环境温湿度等。 生产现场的典型静电源及来源：油漆, 腊面, 塑胶和乙烯树脂，塑料，抛光木材工作表面；油漆, 腊面，塑料，抛光木材，毛毯，砖地板地面；玻璃纤维, 塑胶, 表面处理木料等材料椅子；操作人员的普通衣物, 头发, 鞋子, 手套等；塑胶袋, 气泡包装, 海绵, 盒子等包装；塑胶袋, 气泡包装, 海绵, 盒子，刷子等工具物品；显示器，电吹风或热吹风枪，复印机，打印机，电脑，喷雾清洗剂，压缩气气枪，水枪等设备工具。以及人体在地板地毯上的走动，物品的取放，以及没有接地措施的人体运动等也会产生静电。 静电的危害有1、ESA模式。即静电(力)吸附灰尘，降低元件绝缘电阻。2、ESD模式。静电放电破坏，造成电子元件损坏。3、EMI模式。静电放电产生电磁场幅度很大，频谱极宽，对电子元件产生干扰。静电放电的失效机理有热二次击穿，金属喷镀烧熔，介质击穿，气体电弧放电，表面击穿，体积击穿等。 静电放电模型。1、人体模型（HBM）。静电损伤最普遍的原因之一是通过从人体或带电材料到静电放电敏感（ESDS）器件之间的一系列有效电阻（1~1.5K Ω）发生静电电荷的直接转移。手指与ESDS器件或组件表面的简单接触就可使人体放电，可能造成器件损坏。用以模拟这类事件的模型就叫人体模型（HBM）。HBM模式是带电人体对电子元件的损害。2、机器模型（MM）。与HBM事件类似
编号：AQ-JS-06966 ( 安全技术) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 工厂静电防护要点及措施Key points and measures of electrostatic protection in factory
工厂静电防护要点及措施 使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。 防护途径 主要内容 具体措施 1.防止静电的产生 (1)控制静电的生成环境 ①湿度控制.在不致导致器材或产品腐蚀生锈或其他危害前提下,尽量加大湿度 ②温度控制.在可能条件下尽量降低温度,包括环境温度和物体接触温度。 ③尘埃控制.此为防止附着(吸附)带电的重要措施 ④地板、桌椅面料和工作台垫应由防静电材料制成,并正确接地 ⑤静电敏感产品的运送传递和存储及包装应采取静电防护措施 ⑥喷射、流动、运送、缠绕和分离速度应予控制,在液体、粉体
等材料的输送管道中使用缓和器 (2)防止人体带电 ②穿戴防静电服装、衣、帽、鞋。 (3)材料选用要求 ①凡必须或有可能发生接触分离的材料应考虑使其在带电序列表上的位次尽量靠近 ③使用静电导体材料和静电耗散材料 (4)工艺控制措施 ①制定并实施防静电操作程序 ⑤对有静电燃烧、爆炸可能性的液体材料设置必要的静置时间 2.减少和消除静电荷 (1)接地 ①地板和工作桌、椅、台面、台垫正确接地 ②人体接地 ③工具（烙铁、吸锡器、台架、运输小车等）接地 ④设备、仪器接地
APPLICATIONS ◆ USB Power & Data Line Protection ◆ Ethernet 10BaseT ◆ I 2C Bus Protection ◆ Video Line Protection ◆ T1/E1 secondary IC Side Protection ◆ Microcontroller Input Protection ◆ ISDN S/T Interface ◆ WAN/LAN Equipment IEC COMPATIBILITY ◆ IEC61000-4-2 (ESD) ±15kV (air), ±8kV (contact)◆ IEC61000-4-4 (EFT) 40A (5/50ηs)◆ IEC61000-4-5 (Lightning) 12A (8/20μs) SOT-143 FEATURES ◆ 500 Watts Peak Pulse Power per Line (tp=8/20μs)◆ Protects two I/O lines ◆ Low clamping voltage ◆ Working voltages : 5V ◆ Low leakage current MECHANICAL CHARACTERISTICS ◆ JEDEC SOT-143 Package ◆ Molding Compound Flammability Rating : UL 94V-O ◆ Weight 10 Millgrams (Approximate)◆ Quantity Per Reel : 3,000pcs ◆ Reel Size : 7 inch ◆ Lead Finish : Lead Free PIN CONFIGURATION 01 | spsemi REV.2014.05.01
静电放电（ESD）保护的详解 先来谈静电放电(ESD: Electrostatic Discharge)是什么？这应该是造成所有电子元器件或集成电路系统造成过度电应力破坏的主要元凶。因为静电通常瞬间电压非常高(>几千伏)，所以这种损伤是毁灭性和永久性的，会造成电路直接烧毁。所以预防静电损伤是所有IC设计和制造的头号难题。 静电，通常都是人为产生的，如生产、组装、测试、存放、搬运等过程中都有可能使得静电累积在人体、仪器或设备中，甚至元器件本身也会累积静电，当人们在不知情的情况下使这些带电的物体接触就会形成放电路径，瞬间使得电子元件或系统遭到静电放电的损坏(这就是为什么以前修电脑都必须要配戴静电环托在工作桌上，防止人体的静电损伤芯片)，如同云层中储存的电荷瞬间击穿云层产生剧烈的闪电，会把大地劈开一样，而且通常都是在雨天来临之际，因为空气湿度大易形成导电通到。
那么，如何防止静电放电损伤呢？首先当然改变坏境从源头减少静电(比如减少摩擦、少穿羊毛类毛衣、控制空气温湿度等)，当然这不是我们今天讨论的重点。 如何在电路里面涉及保护电路，当外界有静电的时候我们的电子元器件或系统能够自我保护避免被静电损坏(其实就是安装一个避雷针)。这也是很多IC设计和制造业者的头号难题，很多公司有专门设计ESD的团队，今天我就和大家从最基本的理论讲起逐步讲解ESD保护的原理及注意点，你会发现前面讲的PN结/二极管、三极管、MOS管、snap-back全都用上了。。。
以前的专题讲解PN结二极管理论的时候，就讲过二极管有一个特性：正向导通反向截止，而且反偏电压继续增加会发生雪崩击穿而导通，我们称之为钳位二极管(Clamp)。这正是我们设计静电保护所需要的理论基础，我们就是利用这个反向截止特性让这个旁路在正常工作时处于断开状态，而外界有静电的时候这个旁路二极管发生雪崩击穿而形成旁路通路保护了内部电路或者栅极(是不是类似家里水槽有个溢水口，防止水龙头忘关了导致整个卫生间水灾)。 那么问题来了，这个击穿了这个保护电路是不是就彻底死了？难道是一次性的？答案当然不是。PN结的击穿分两种，分别是电击穿和热击穿，电击穿指的是雪崩击穿(低浓度)和齐纳击穿(高浓度)，而这个电击穿主要是载流子碰撞电离产生新的电子-空穴对(electron-hole)，所以它是可恢复的。但是热击穿是不可恢复的，因为热量聚集导致硅(Si)被熔融烧毁了。所以我们需要控制在导通的瞬间控制电流，一般会在保护二极管再串联一个高电阻， 另外，大家是不是可以举一反三理解为什么ESD的区域是不能form Silicide的？还有给大家一个理论，ESD通常都是在芯片输入端的Pad旁边，不能在芯片里面，因为我们总是希望外界
什么是ESD（静电放电）及ESD保护电路的设计静电放电(ESD，electrostatic discharge )是在电子装配中电路板与元件损害的一个熟悉而低估的根源。它影响每一个制造商，无任其大小。虽然许多人认为他们是在ESD安全的环境中生产产品，但事实上，ESD有关的损害继续给世界的电子制造工业带来每年数十亿美元的代价。 ESD究竟是什么？静电放电(ESD)定义为，给或者从原先已经有静电(固定的)的电荷(电子不足或过剩)放电(电子流)。电荷在两种条件下是稳定的： 当它“陷入”导电性的但是电气绝缘的物体上，如，有塑料柄的金属的螺丝起子。 当它居留在绝缘表面(如塑料)，不能在上面流动时。 可是，如果带有足够高电荷的电气绝缘的导体(螺丝起子)靠近有相反电势的集成电路(IC)时，电荷“跨接”，引起静电放电(ESD)。 ESD以极高的强度很迅速地发生，通常将产生足够的热量熔化半导体芯片的内部电路，在电子显微镜下外表象向外吹出的小?弹孔，引起即时的和不可逆转的损坏。 更加严重的是，这种危害只有十分之一的情况坏到引起在最后测试的整个元件失效。其它90%的情况，ESD损坏只引起部分的降级- 意味着损坏的元件可毫无察觉地通过最后测试，而只在发货到顾客之后出现过早的现场失效。其结果是最
损声誉的，对一个制造商纠正任何制造缺陷最付代价的地方。 可是，控制ESD的主要困难是，它是不可见的，但又能达到损坏电子元件的地步。产生可以听见“嘀哒”一声的放电需要累积大约2000伏的相当较大的电荷，而3000伏可以感觉小的电击，5000伏可以看见火花。 例如，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS, complementary metal oxide semiconductor)或电气可编程只读内存(EPROM, electricall programmable read-only memory)这些常见元件，可分别被只有250伏和100伏的ESD电势差所破坏，而越来越多的敏感的现代元件，包括奔腾处理器，只要5伏就可毁掉。 该问题被每天的引起损害的活动复合在一起。例如，从乙烯基的工厂地板走过，在地板表面和鞋子之间产生摩擦。其结果是纯电荷的物体，累积达到3~2000伏的电荷，取决于局部空气的相当湿度。 甚至工人在台上的自然移动所形成的摩擦都可产生400~6000伏。如果在拆开或包装泡沫盒或泡泡袋中的PCB期间，工人已经处理绝缘体，那么在工人身体表面累积的净电荷可达到大约26000伏。 因此，作为主要的ESD危害来源，所有进入静电保护区域(EPA, electrostatic protected area)的工作人员必须接地，以防止任何电荷累积，并且所有表面应