靜電場(chǎng)的強度取決于充電物體上的電荷數量和它的電荷量不同的物體之間的距離。人體上的電壓通常會(huì )達到8kv~10kv,有時(shí)電壓會(huì )更高,達到12kv~15kv。許多文獻上稱(chēng),人體的電壓可以達到30kv。但這是假設身體的最小輝光放電半徑為1cm時(shí)推斷的。實(shí)際上,人體上許多部位的輝光放電半徑小于1cm,因此在通常條件下是不會(huì )出現這么高電壓的。人體上的最高電壓應該是20kv左右。
如果一個(gè)元件的兩個(gè)針腳或更多針腳之間的電壓超過(guò)元件介質(zhì)的擊穿強度,就會(huì )對元件造成損壞,這是MOS器件出現故障最主要的原因。MOS器件的氧化層越薄,元件對靜電放電的敏感性也越大。由靜電引起的MOS器件故障通常表現為元件本身對電源有一定阻值的短路現象。對于雙極性元件,損壞一般發(fā)生在薄氧化層隔開(kāi)的已進(jìn)行金屬?lài)婂兊挠性窗雽w區域,靜電引起的擊穿會(huì )產(chǎn)生電流嚴重泄露的路徑。
另一種故障是由于節點(diǎn)的溫度超過(guò)半導體硅的熔點(diǎn)(1415℃)時(shí)引起的。靜電放電脈沖的能量可以產(chǎn)生局部發(fā)熱,使半導體局部熔斷損壞。即使靜電產(chǎn)生的電壓低于介質(zhì)的擊穿電壓,也會(huì )發(fā)生這種故障。一個(gè)典型的例子是,NPN型三極管發(fā)射極與基極間常會(huì )因靜電而擊穿,擊穿后電流增益急劇降低。
器件受到靜電放電的影響后,也可能不立即出現功能性的損壞。這些受到潛在損壞的元件通常被稱(chēng)為“跛腳”,一旦加以使用,將會(huì )對以后發(fā)生的靜電放電或傳導性瞬態(tài)表現出更大的敏感性。整體的性能表現為電子設備的性能越來(lái)越差,直至完全損壞。
要密切注意元件在不易察覺(jué)的放電電壓下發(fā)生的損壞,這一點(diǎn)非常重要。人體有感覺(jué)的靜電放電電壓為3000v~5000v,然而,元件發(fā)生損壞時(shí)的電壓僅幾百伏,。這勢必會(huì )對電子電路的性能產(chǎn)生影響。表1和表2分別列出了典型生產(chǎn)現場(chǎng)易產(chǎn)生的靜電電壓及靜電對部分電子器件的擊穿電壓。由這兩個(gè)表我們可以看出,相對于自然界的靜電來(lái)說(shuō),電子器件是非常嬌貴的,正是基于這一因素,是否采取了靜電防護措施是衡量電子器件質(zhì)量好壞的一個(gè)非常重要的指標。
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