静电放电模型中的阻容参数

      依据静电放电产生原因及其对集成电路放电方式的不同，静电放电模型可分成以下四类模型：1、人体放电模型(HBM, Human-Body Model)、2、机器放电模型(MM, Machine Model)、3、器件充电模型(CDM, Charged-Device Model)、4、电场感应模型(FIM, Field-Induced Model)。

 

人体放电模型(HBM, Human-Body Model)

 

      人体放电模型，是用来模拟带电的人体与器件接触产生的静电放电。人体放电模型的等效电路图如下：

人体放电模型主要有3种应用场景：
 

1

 

微电子器件，其依据的ESD标准是JESD22-A114F。在该模型中用100pF电容有效电容和1500Ω放电电阻来模拟人体放电。在测试过程中，电容会充电到数千伏，再借由电阻串联到被测器件进行放电。

2

 

消费类电子产品，其依据的ESD标准是IEC61000-4-2、GB/T 17626.2—2018。在该模型中，有效电容的典型值是150pF，放电电阻的典型值是330Ω，以此参数来模拟人体静电放电。

3

 

汽车及零部件，其依据ESD标准是ISO10605。在最新ISO10605标准中，人体ESD模型定义表述为由无源器件和电压组成的网络，用来表征人体在汽车环境下作为静电放电电荷源的特性。

       标准中根据无源器件的特性和人体模型在汽车环境下的实际放电模式，规定了四种放电模块，即150pF/2000Ω模块，330pF/2000Ω模块，150 pF/330Ω模块，330 pF/330Ω模块。

       150pF表征从车辆外部容易接触到放电位置的人体模型电容特性；

       330pF表征从车辆内部容易接触到放电位置的人体模型电容特性；

       330Ω表征人体通过金属部件（如工具、钥匙、戒指等）放电的电阻特性；

       2000Ω表征直接通过人体皮肤放电的电阻特性。

 

机器放电模型(MM, Machine Model)

 

      机器放电模型，是指机器(例如机械手臂)本身累积了静电，当此机器去触碰到器件时，该静电便经由器件放电。其等效电路图与人体放电模型类似：

      该模型依据的ESD标准是JESD22-A115C，因为机器是金属，其等效电阻为0Ω，等效电容为200pF。由于机器放电模式的等效电阻为0Ω，其放电的过程更短，在几毫微秒到几十毫微秒之内会有数安培的瞬间放电电流产生。

 

器件充电模型(CDM, Charged-Device Model)

 

      器件充电模型，此放电模式主要模拟半导体器件先因磨擦或其它因素而在器件内部累积了静电，但在静电累积的过程中器件并未被损伤。此带有静电的器件在处理过程中，当其碰触到接地面时，器件内部的静电便会流出来，而造成了放电的现象。其等效电路如下：

      该模型依据的ESD标准是JESD22-C101F。半导体因容值相对较小，阻抗也较小，其等效电容为0，等效电阻为1Ω，以此参数来模拟静电放电。

 

电场感应模型(FIM, Field-Induced Model)

 

      电场感应模型是因电场感应而起的。当器件因输送带或其它因素而经过一电场时，其相对极性的电荷可能会排放掉，等器件通过电场之后，器件本身便累积了静电荷，此静电荷会以类似CDM的模式放电出来。

      我司研制的静电发生器，匹配的标准阻容参数是150pF/330Ω，该阻容参数符合人体放电模型，满足IEC 61000-4-2标准的试验要求。其他的阻容参数也可根据需要满足的试验标准里的阻容参数来定制。