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静电放电(ESD)的损伤模型ESD

资料介绍
静电放电(ESD)的损伤模型ESD静电放电(ESD)的损伤模型 1. 静电放电的损伤模型: ESD 引起半导体器件损伤,使器件立即失效的几率约 10%(短路、开路、无功能、参 数不符合要求) ,而 90%的器件则是引入潜在性损伤,损伤后电参数仍符合要求,但减弱了 器件抗过电应力的能力,在使用现场容易出现早期失效。根据 ESD 引起器件失效的三种途 径,建立了三种等效的 ESD 模型,其中人体带电模型应用最广。 1. 1 人体带电模型(HBM) : HBM 是根据带有静电的操作者在工作过程中与器件的管脚接触, 将存储于人体的静电 荷通过器件对地放电致使器件损坏而建立的,因此称为人体带电模型。其等效电路如图:
E.高压直流电源(0~5KV)

Rs K E E Cb

Rb
DUT

Rb。人体等效电阻(1500Ω±1%) Cb。人体等效电容(100pF±10%) Rs。充电限流电阻(1~10MΩ) DUT.被试器件 K. 高压继电器

若取 Cb=100pF,Rb=1500Ω,如果人体所带静电电压为 2KV,则储存的电能为: 2 2 E=1×2CbV =1×2×10e-12×1000 (J)=0.2mJ。 在放电过程中,这些能量约以十分只一微秒的时间通过人体和器件释放,并耗散在人 体和器件电阻上。在这样短的时间内,平均脉冲功率可达几千瓦。 人体带电模型可分为两种情况: 1〕过电流的热效应模型 (使用于双极型器件) : 当带静电的人体接触器件并通过器件对地放 电时,静电电流在 PN 结上必然产生焦耳热并引起结温升,结温升超过材料的本征温度, 形成不稳定的热斑甚至产生热击穿,其平均温度约 650~700℃。核心温度可达到硅的熔 点 1415℃。对 PN 结而言,正向放电时的耐击穿能量比反向放电时要大。这是因为结与 体电阻上能量消耗比例不同引起的。在正向放电时,在体电阻上的能量消耗大,但它与 结消耗相比功率密度要小
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