ESD靜電測(cè)試儀原理 ESD抗擾度試驗(yàn)方法及相關(guān)要求

ESD靜電測(cè)試儀功能組件

ESD靜電測(cè)試儀是用于評(píng)估和量測(cè)物體對(duì)靜電放電（ESD）的敏感性和防護(hù)性能的設(shè)備。它通常包括以下主要組件和功能：

靜電放電發(fā)生器：產(chǎn)生符合特定標(biāo)準(zhǔn)的ESD放電脈沖，以模擬真實(shí)世界中的靜電事件。

接地系統(tǒng)：提供可靠的地面接觸，用于確保被測(cè)試物體與地面之間的連接良好。

人體模擬器：模擬人體靜電放電行為，用于測(cè)試產(chǎn)品的耐受能力。人體模擬器通常具有各種放電模式和能級(jí)，例如符合標(biāo)準(zhǔn)的直接接觸模式和間接接觸模式。

探針和夾具：用于將被測(cè)試物體連接到測(cè)試儀器，確保準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)試。

測(cè)試參數(shù)設(shè)置和顯示：允許用戶設(shè)置放電能量、時(shí)間和其他相關(guān)參數(shù)，并實(shí)時(shí)顯示測(cè)試結(jié)果和數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)記錄和分析：能夠記錄和保存測(cè)試過(guò)程中的數(shù)據(jù)，并支持?jǐn)?shù)據(jù)分析和報(bào)告生成。

ESD靜電測(cè)試儀原理

ESD靜電測(cè)試儀的原理主要涉及以下幾個(gè)方面：

靜電放電模擬：靜電放電模擬是ESD測(cè)試儀的核心原理之一。它通過(guò)產(chǎn)生特定的電壓和電流脈沖，模擬真實(shí)世界中的靜電事件。這通常包括人體放電模式和設(shè)備放電模式。

電荷注入：在靜電測(cè)試過(guò)程中，測(cè)試儀會(huì)通過(guò)專用的接觸器或夾具將靜電電荷注入到被測(cè)試物體上。這種注入可以模擬實(shí)際使用中可能發(fā)生的靜電放電情況。

測(cè)試參數(shù)控制：測(cè)試儀可以允許用戶設(shè)置放電能量、時(shí)間和其他相關(guān)參數(shù)，以符合特定的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。這些參數(shù)可能涉及放電能級(jí)、放電時(shí)間、放電波形等。

測(cè)試結(jié)果測(cè)量和分析：ESD測(cè)試儀將記錄和測(cè)量被測(cè)試物體上的靜電放電現(xiàn)象，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析和判定。測(cè)試結(jié)果可能包括電壓、電流、放電時(shí)間等。

數(shù)據(jù)處理和報(bào)告生成：測(cè)試儀通常還支持?jǐn)?shù)據(jù)處理和報(bào)告生成功能，可以保存測(cè)試數(shù)據(jù)、生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表，并提供對(duì)測(cè)試結(jié)果的分析和解釋。

總體而言，ESD靜電測(cè)試儀通過(guò)模擬真實(shí)的靜電放電事件，將靜電電荷注入被測(cè)試物體，并測(cè)量和分析其放電現(xiàn)象，以評(píng)估物體的防護(hù)性能和敏感性。這些測(cè)試結(jié)果可以幫助制造商和設(shè)計(jì)者改進(jìn)產(chǎn)品和設(shè)備的靜電控制措施，從而提高其可靠性和抗干擾能力。

對(duì)不同使用環(huán)境、不同用途、不同ESD敏感度的電子產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對(duì)靜電放電抗擾度試驗(yàn)的要求是不同的，但這些標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于 ESD抗擾度試驗(yàn)大多都直接或間接引用 GB/T17626.2-1998（IEC 61000-4-2:1995）：《電磁兼容 試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù) 靜電放電抗擾度試驗(yàn)》這一國(guó)家電磁兼容基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，并按其中的試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)。下面就簡(jiǎn)要介紹一下該標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容、試驗(yàn)方法及相關(guān)要求。

試驗(yàn)對(duì)象：

該標(biāo)準(zhǔn)所涉及的是處于靜電放電環(huán)境中和安裝條件下的裝置、系統(tǒng)、子系統(tǒng)和外部設(shè)備。

試驗(yàn)內(nèi)容：

靜電放電的起因有多種，但該標(biāo)準(zhǔn)主要描述在低濕度情況下，通過(guò)摩擦等因素，使操作者積累了靜電。電子和電氣設(shè)備遭受直接來(lái)自操作者的靜電放電和對(duì)臨近物體的靜電放電時(shí)的抗擾度要求和試驗(yàn)方法。

試驗(yàn)?zāi)康模?/p>

試驗(yàn)單個(gè)設(shè)備或系統(tǒng)的抗靜電干擾的能力。它模擬：（1）操作人員或物體在接觸設(shè)備時(shí)的放電。（2）人或物體對(duì)鄰近物體的放電。

ESD的模擬：

下圖分別給出了ESD發(fā)生器的基本線路和放電電流的波形。放電線路中的儲(chǔ)能電容CS代表人體電容，現(xiàn)公認(rèn) 150pF比較合適。放電電阻 Rd為330Ω，用以代表手握鑰匙或其他金屬工具的人體電阻?，F(xiàn)已證明，用這種放電狀態(tài)來(lái)體現(xiàn)人體放電的模型是足夠嚴(yán)酷的。

ESD試驗(yàn)方法

該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)方法有兩種：接觸放電法和空氣放電法。

接觸放電法：試驗(yàn)發(fā)生器的電極保持與受試設(shè)備的接觸并由發(fā)生器內(nèi)的放電開(kāi)關(guān)激勵(lì)放電的一種試驗(yàn)方法。

空氣放電法：將試驗(yàn)發(fā)生器的充電電極靠近受試設(shè)備并由火花對(duì)受試設(shè)備激勵(lì)放電的一種試驗(yàn)方法。

接觸放電是優(yōu)先選擇的試驗(yàn)方法，空氣放電則用在不能使用接觸放電的場(chǎng)合中。

ESD試驗(yàn)等級(jí)及其選擇：

試驗(yàn)電平以最切合實(shí)際的安裝環(huán)境和條件來(lái)選擇，下表中提供了一個(gè)指導(dǎo)原則。表1 同時(shí)也給出了靜電放電試驗(yàn)等級(jí)的優(yōu)先選擇范圍，試驗(yàn)應(yīng)滿足該表所列的較低等級(jí)。

ESD試驗(yàn)環(huán)境

對(duì)空氣放電該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了環(huán)境條件：

環(huán)境溫度： 15℃~35℃、相對(duì)濕度： 30%~60%RH、大氣壓力： 86kPa~106kPa

對(duì)接觸放電該標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定特定的環(huán)境條件。

試驗(yàn)布置

標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)布置也做出了詳細(xì)的規(guī)定，圖 13 所示為臺(tái)式設(shè)備的試驗(yàn)布置示意圖。

ESD試驗(yàn)實(shí)施

實(shí)施部位： 直接放電施加于操作人員在正常使用受試設(shè)備時(shí)可能接觸到的點(diǎn)或面上； 間接放電施加于水平耦合板和垂直耦合板。直接放電模擬了操作人員對(duì)受試設(shè)備直接接觸時(shí)發(fā)生的靜電放電情況。間接放電則是對(duì)水平耦合板和垂直耦合板進(jìn)行放電， 模擬了操作人員對(duì)放置于或安裝在受試設(shè)備附近的物體放電時(shí)的情況。

直接放電時(shí)，接觸放電為首選形式；只有在不能用接觸放電的地方（如表面涂有絕緣層，計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)縫隙等情況）才改用氣隙（空氣）放電。

間接放電：選用接觸放電方式。試驗(yàn)電壓要由低到高逐漸增加到規(guī)定值。不同的產(chǎn)品或產(chǎn)品族標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)的實(shí)施可能根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)有特定的規(guī)定。

臺(tái)式設(shè)備靜電放電布置示意圖

試驗(yàn)結(jié)果

若靜電放電測(cè)試通不過(guò)，可能產(chǎn)生如下后果：

（ 1）直接通過(guò)能量交換引起半導(dǎo)體器件的損壞。

（ 2）放電所引起的電場(chǎng)與磁場(chǎng)變化，造成設(shè)備的誤動(dòng)作。

編輯：黃飛