ESD对微电子器件造成潜在性失效的研究综述

静电放电(ESD)潜在性失效问题是当前微电子工业面临的可靠性问题之一,并且越来越引起人们的重视。国内外学者在微电子器件ESD潜在性失效的检测及探讨失效机理方面的研究取得了较大的进展。研究表明:MOS电路等微电子器件,在ESD作用下确实存在潜在性失效问题。因此,开展ESD潜在性失效研究具有重要意义。     

接近速度和相对湿度对静电放电强度的影响

静电放电（ESD）会对电子设备和系统造成严重干扰,但是在相同的放电电压下,ESD强度却会发生很大的变化。这种变化与电极接近速度、相对湿度和电弧长度等因素有关。为提高ESD实验结果的重复性,通过理论分析和实验研究了电极接近速度和相对湿度对ESD强度的影响。理论计算了两接近导体之间的自（互）电容系数、导体电势差、导体电势差随放电间隙和时间的变化率;实验研究了ESD强度（比如放电电流峰值、上升时间）随接近速度和相对湿度的变化关系。研究得出,接近速度直接决定了导体电势差随时间的变化率,同时对ESD强度产生明显影响;相对湿度会对ESD强度产生很大的影响。     

静电放电的探测技术

静电放电探测技术是静电危害防护、高压电力故障诊断等领域的关键技术。最近研究表明 ,静电放电探测已成为高压非接触测量、静电目标探测与定位的重要手段。针对静电放电的场、光、声效应及静电感应原理 ,介绍了ESD的声探测、光探测、电磁辐射探测及静电感应探测的原理和方法 ,综述了静电放电探测技术的现状及发展趋向 ,并根据作者的研究 ,分析了各种探测方法的探测范围及其技术要点。     

静电放电抗扰度试验方法存在的问题及相关研究

综述静电放电（ESD）抗扰度试验方法中存在的问题，从静电放电电流的数学描述、静电放电电磁辐射场模型、静电放电与电子设备之间的能量耦合规律及静电放电抗扰度试验4个方面对这些问题的研究状况进行了描述。在此基础上，提出一些解决或改善这些问题的建议和方法以及下一步研究方向。     

引信电子部件ESD效应和加固实验研究

利用静电放电模拟器对某电子时间引信的电子部件的损伤及其防护加固进行了实验研究。引信部件在ESD的作用下,储存的信息会改变;当ESD的电压进一步升高时,引信中的电子部件出现损坏,其损伤阈值为＋200V．采取加固措施后,系统抗ESD的电压提高了2～3倍,达到了预期的目的。     

静电放电抗扰度试验中辐射场若干特性的试验研究

国际标准IEc61000-4—2中对静电放电抗扰度试验方法和试验布局进行了规定，但是对间接静电放电（ESD）产生的辐射场没有进行描述。根据标准IEc61000—4—2，首先对水平耦合板和垂直耦合板放电时垂直耦合板上的场分布进行了分析，然后对几种医疗设备进行静电放电抗扰度试验。试验得出：1）对两种耦合板放电时，水平耦合板上电场强度和磁场强度随测试距离的变化趋势不同；2）试验结果对ESD模拟器的种类有着依赖关系。这些结果为研究电子设备静电放电抗扰度试验新方法、新标准和新的试验平台及诊断评估方法提供了参考依据。     

静电放电过程电荷量和能量分析

分别采用四指数表达式拟合的方法和数值计算求解双RLC人体静电放电（ESD）模型的方法得到了符合标准要求的ESD电流波形，计算这两种方法下各自的放电电荷量和放电电阻消耗的能量；测量空气式和接触式两种ESD模式下的放电电流波形，并分别计算放电电荷量和能量情况；通过比较得出，放电电荷量和放电电阻消耗的能量都能够超过放电前的3／4，用数值拟合的电流波形虽能满足四个关键参数的要求，但其它部分电流值偏大。     

静电放电对微机接口电路干扰效应研究

为研究静电放电(ESD)对微机接口电路的干扰效应,设计了一种单片机系统串行数据传输电路试验模型。利用静电放电模拟器对自行设计的单片机系统进行了效应试验,并对测得的试验数据进行了分析,得出了这类典型串口通讯在静电放电环境下的一些规律。     

GPS-OEM板静电放电效应实验研究

研究了静电放电 (ESD)对GPS -OEM板性能的影响。以ESS - 2 0 0AX静电放电模拟器为静电源 ,采用人体 -金属模型对GPS -OEM板进行了静电放电效应实验。实验表明 ,ESD不会对GPS -OEM板造成硬损伤 ,但可以干扰其输出的秒脉冲 (PPS)信号 ,严重影响其定时和定位性能。     

基于加速寿命试验的晶体管静电放电潜在性失效的研究

对高频小功率硅双极结型晶体管2SC3356进行静电放电试验,并利用加速寿命试验原理对两组器件进行加速寿命试验。采用Arrhenius模型对试验结果进行计算分析,发现低于损伤阈值的ESD注入可以使器件的寿命缩短,得出ESD可以在高频小功率硅双极结型晶体管内部造成潜在性失效,使得器件寿命缩短。     

静电放电对电子装置的危害机理分析与模型研究

本文介绍了静电放电(ESD)对电子装置的危害,分析了半导体器件受ESD影响而失效的机理,及ESD对电子设备形成干扰的途径,介绍并分析了六种ESD模型,即人体模型(HBM)、带电装置模型(CDM)、场感应模型(FIM)、机器模型(MM)、增强型场模型(FEM)或金属体模型(BMM)、电容耦合模型(CCM)。     

ESD与方波脉冲对集成电路注入损伤的比较研究

采用方波脉冲和ESD脉冲对3种集成电路进行了注入损伤效应实验,目的是比较二者对器件损伤的异同之处。分析时,首先对实验数据作拟合分析,建立起相关的数学模型,然后将模型值和实际值进行比较。可得到结论:实验器件有高压强场致PN结击穿和热效应2种损伤模式。对同一种器件,2种注入方式下的损伤模式相同或类似。方波注入下,各损伤阈值参数可拟合为1个式子来描述它们之间的关系,ESD注入下则还不确定;对同一器件,不同注入方式下的阈值不同,目前结果表明相差2~3倍。     

E-PHEMT微波宽带放大器的静电防护电路设计

为提升E-PHEMT微波宽带放大器的抗静电能力,在分析放大器3个端口电路结构的基础上,兼顾静电保护效果、电路尺寸、微波特性与被保护电路的有机结合,提出基于PIN二极管作为基本组成元件的微波宽带放大器静电保护电路的设计方法和思路,并研制出实物样品.通过试验对比放大器改进前后的电性能和抗静电能力,其结果表明:改进后样品的微波特性满足规范要求、抗静电能力由500V提高到2 000V.该设计方法和思路在保障放大器电特性的基础上,提升了放大器的抗静电能力.     

火箭弹防静电作用研究

针对电发火弹药静电放电问题,以某型130 mm火箭弹为例,采用真实静电感度测试系统测试了电火工品在有、无绝缘层时50%的静电点火能量,并在试验程序及数据处理中使用真实静电感度数据处理方法统计了50%静电发火能量的估计值。通过比较发现二者的差值在误差范围内,这表明静电放电研究中可以将弹体所接受的能量视作全部作用于火工品上,绝缘层不吸收静电放电的能量。在电发火弹药的防护中,必须采用静电防护措施杜绝电发火弹药的意外发火。     

静电放电模拟器辐照效应实验研究

对模拟器ESS - 2 0 0AX与NSG435的静电放电 (ESD)电流波形及其辐照效应实验进行了研究。实验结果表明 ,虽然两模拟器的放电电流波形均符合国际电工委员会IEC6 10 0 0 - 4- 2静电放电抗扰度实验标准 ,但进行辐照效应实验时 ,二者的测试结果并不一致。这主要是因为IEC标准只规定了放电电流的波形 ,而对模拟器放电枪的结构和外形未做出规定 ,使静电放电电磁场尤其是近区电磁场存在差异。要解决不同模拟器间测量结果的不一致性 ,IEC的相关标准除了规定放电电流的波形外 ,还应对放电电流的导数波形和相关的电磁场做出规定 ,尽量对放电枪的形状和结构给出统一的标准。     

静电放电及其抗扰度试验的研究现状与发展趋势

在综述ESD测试和抗扰度试验研究状况基础上,指出该研究领域当前需要进一步研究的问题和发展方向。静电放电的深入研究对现代电子设备(系统)的快速发展具有十分重要的意义。