ESD原理詳解（二）

上期講了HBM，MM，CDM三種（zhǒng）芯片級ESD事件，這（zhè）期講一下係統級ESD事件：空氣放電，接觸放電，浪湧，熱（rè）插拔這幾種（zhǒng）ESD事件，其中（zhōng）氣放（fàng）電（diàn），接觸放電是由IEC61000-4-2進行解釋，而（ér）浪湧是由IEC61000-4-5進行解釋。

一.係（xì）統級ESD事件類別：

1.接觸放電：

      實驗設（shè）備的電極與被測設備直接接觸。

2.空氣放電：

      實驗設備的電極靠近被測設備，由火花對被測（cè）設備進行放電。

接觸放電和空氣放電測試的是儀器設備在使用過程中與另一帶電儀器可能發生的（de）靜（jìng）電事件。

3.熱插拔：

      在上電情況（kuàng）下（xià），端口或者模塊直接斷開或連接，保護設備不被過大（dà）電流或電壓（yā）損毀。

4.浪湧：

      具有短上升（shēng）時間，長衰減時間的電流（liú），電壓，功率的瞬（shùn）態波形。(transient wave of electrical current, voltage or power propagating along a line or a circuit and characterized by a rapid increase followed by a slower decrease)。浪湧測試是（shì）驗證儀（yí）器能否承受雷擊或開關通斷時產生的短時間的強脈衝。

二.係統級ESD事件規範：

1.IEC61000-4-2：

圖1.GB/T 17626.2-2006/IEC 61000-4-2標準

圖2.GB/T 17626.2-2006/IEC 61000-4-2接觸放電和空氣放電（diàn）測試等級。

圖3.GB/T 17626.2-2006/IEC 61000-4-2放電測試（shì）波形。

圖4.GB/T 17626.2-2006/IEC 61000-4-2接觸放電和空氣放電（diàn）波形參數。

圖（tú）5.GB/T 17626.2-2006/IEC 61000-4-2測試電路。

2.IEC61000-4-5：

圖6.IEC61000-4-5標（biāo）準封麵。

圖7.IEC61000-4-5浪湧測試等級。

圖8.IEC61000-4-5浪湧（yǒng）生成電路。

IEC標準（zhǔn）中（zhōng）提到了兩種浪湧模式：一種是1.2/50μs的開路電壓條件和（hé）8/20μs的短路電流條件。

圖9.IEC61000-4-5浪湧測試波形參數。

圖10.IEC61000-4-5開路電壓浪湧波形。

圖11.IEC61000-4-5短路電流浪湧（yǒng）波形。

三.係統級與芯片級異（yì）同

1.係統級（jí）ESD事（shì）件與芯片級ESD事件的（de）異同：

A.芯片級ESD事（shì）件主要針對的是發生（shēng）在芯（xīn）片上PCB板前的過程（chéng）中（生產 、封裝、運輸、銷售、上板）這類ESD事件完（）全需要由芯片自己承受。係統級ESD事件是（shì）針對整個係統而言（PCB級），這類ESD事件需要整個係統協同完成。

B.係統級ESD事件的電壓電流（liú）強度都遠強於芯片（piàn）級。

係（xì）統級ESD防護（hù）設（shè）計與芯片（piàn）級（jí）ESD防護設計的異同：

A.芯片級ESD防護與核心電路都是（shì）在同一wafer下流（liú）片，所以防護能力與工藝（yì）是強相關，線寬越（yuè）小ESD魯棒性越差，且受foundry工藝影響很大，不同foundry的工藝（yì）流程不同，造成ESD設計的互通性很差。芯片級ESD設計（jì）更多（duō）考驗的是工程師對於器件結構與版圖的理解，在有限（xiàn）的麵積與其它（tā）約束下盡可能保證核心電路不在ESD事件中損壞。

B.係統級ESD防護雖然要求更高，但（dàn）是（shì）核心元器件和ESD防護元器件是分立的（de），可以針對（duì）要求采用（yòng）不同的ESD防護器（qì）件。常見的有TVS和ESD陣列防護芯片，工程師在設計過程中可以忽略ESD元器件的工（gōng）作原理，直接進行黑盒設計而且可替換性強，芯片級ESD防護器件與芯片本身是共生關係，一榮（róng）俱榮，一損俱損。而係統級ESD防護元器件與被保（bǎo）護元器件相對獨立，相互影響較小。