关于半导体芯片抗反向浪涌试验,基多年之发展,已由开始阶段的“反向过电压冲击”逐渐进展到“反向过电流冲击”、“反向功率冲击”并发展到目前的“非重复雪崩能量”、“重复雪崩耐量(规定瞬态脉冲宽度)”。说明了半导体芯片抗浪涌耐量的提升,现已普遍在SBD、SFD、FRED等制品上得到应用。
静电放电的起因有多种,但GB/T17626.2-2006主要描述在低湿度情况下,通过摩擦等因素,使人体积累了电荷。当带有电荷的人与设备接触时,就可能产生静电放电。
静电放电的起因:
1、试验目的:
2、试验单个设备或系统的抗静电干扰的能力。它模拟:
(1) *** 作人员或物体在接触设备时的放电。
(2)人或物体对邻近物体的放电。
静电放电可能产生的如下后果:
(1)直接通过能量交换引起半导体器件的损坏。
(2)放电所引起的电场与磁场变化,造成设备的误动作。
3、放电方式 :
(1)直接放电(直接对设备的放电):接触放电为首选形式;只有在不能用接触放电的地方(如表面涂有绝缘层,计算机键盘缝隙等情况)才改用气隙放电。
(2)间接放电:水平耦合,垂直耦合
试验方法:
1、有型式试验(在实验室进行)及安装现场试验两种,标准规定以前者为主。 试验中一般以1次/秒的速率进行放电,以便让设备对试验未来得及响应另外正式试验前要用20次/秒的放电速率,对被试设备表面很快扫视一遍,目的找出设备对静电放电敏感的部位。试验电压要由低到高逐渐增加到规定值。
3、静电放电用在平时可以用触摸到的点上。试验采用:
(1)单次放电。(2)在选定点与地之间进行放电。(3)每个点上至少放电10次(正或负极性)。(4)相邻两次放电之间至少间隔1秒在选择放电点的时候,则用每秒20次的放电速度进行,着力于寻找可能静电放电敏感的点。 对于邻近物体间的放电,可通过对接地板和试品附近(相距250px)的金属板(1250px×1250px)放电来模拟。
实验室试验的配置及气候环境:
(1)实验室的地面应设置接地参考平面,它应是一种最小厚度为0.25mm的铜或铝的金属薄板,其他金属材料虽可使用它们至少有0.65mm的厚度。接地参考面的最小尺寸1m²,实际的尺寸取决于受试设备的尺寸,而且每边至少应伸出受试设备或耦合板之外0.5m,并将它与保护接地系统相连。受试设备与实验室墙壁和其他金属性结构之间的距离最小1m。
(2)规定有耦合板的地方,例如允许采用间接放电的地方,这些耦合板采用和接地参考面相同的金属和厚度,而且每断带有一个470kΩ电阻的电缆与接地参考平面连接,当电缆置于接地参考平面上时,这些电阻器应耐受住放电电压且具有良好的绝缘,以避免对接地参考平面的短路,也可以防止静电电荷的积累。
(3)气候条件:在空气放电试验的情况下,气候条件应在下述范围内:
(4)环境温度:15°c~35°c 相对湿度:30%~60% 大气压力:86kPa~106kPa
对受试设备直接施加的放电:
(1)除非在通用标准、产品标准、产品类标准中有其他规定,静电放电只施加在正常使用时人员可解除的受试设备上的点和面。以下是例外的情况(即放电不施加在下述点):
(a)维修时才接触得到的点和表面。这种情况下,特定的静电放电简化方法应在文件中注明。
(b)最终用户保养时接触到的点和表面,这些极少接触到的点,如换电池时接触到的电池、录音电话中的磁带等。
(c)设备安装固定后或按使用说明使用后不再能接触到的点和面,例如:底部和设备的靠墙面或安装端子后的地方。
(d)外壳为金属的同轴连接器和多芯连接器可接触到的点。该情况下,仅对连接器的外壳施加接触放电。非导电的(如塑料)连接器内可接触到的点,应只进行空气放电试验。
(2)为确定故障的临界点,试验电压应从最小值到选定的试验电压值逐渐增加,最后的试验值不应超过产品的规范值,以避免损坏设备。
(3)试验应以单次放电的方式进行,在预选点上,至少施加十次单次放电(最敏感的极性)。
(4)连续单次放电之间的时间间隔建议至少1s,但为了确定系统是否发生故障,可能需要较长的时间间隔。注:放电点通过以20次/s或以上放电重复率来进行试探的方法加以选择。
(5)静电放电发生器应保持与实施放电的表面垂直,以改善试验结果的可重复性。
(6)在实施放电的时候,发生器的放电回路电缆与受试设备的距离至少应保持0.2m。
(7)在接触放电的情况下,放电电极的顶端应在 *** 作放电开关之前接触受式设备。
(8)对于表面涂漆的情况,应采用以下的 *** 作程序:
(9)如设备制造厂家未说明涂膜为绝缘层,则发生器的电极头应穿入漆膜,以便与导电层接触,如厂家指明是绝缘层,则应只进行空气放电,这类表面不应进行接触放电试验。
(10)在空气放电的情况下,放电电极的圆形放点头应尽可能快地接近并触及受试设备(不要造成机械损坏)。每次放电之后,应将放电电极从受试设备移开,然后重新触发发生器,进行新的单次放电,这个程序应当重复至放电完成为止。
不接地设备的试验方法:
(1)不接地设备或设备的不接地部件不能如I类供电设备自行放电。若在下一个静电放电脉冲施加前电荷未消除,受试设备或受试设备的部件上的电荷累积可能使电压为预期试验电压的两倍。因此,双重绝缘设备的绝缘体电容经过几次静电放电累积,可能充电至异常高,然后以高能量在绝缘击穿电压处放电。
(2)为模拟单次静电放电(气隙放电或接触放电),在施加每个静电放电脉冲之前应消除受试设备上的电荷。
(3)因受试设备和水平耦合板(台式)之间以受试设备和接地参考平面(落地式)之间的电容取决于受试设备的尺寸。静电放电试验时,如果功能允许,应安装带泄放电阻的电缆。放电电缆的一个电阻应尽可能靠近受试设备的试验点,最好小于20mm,第二个电阻应靠近电缆的末端,台式设备的电缆连接于水平耦合板上,对于立式设备的电缆连接于参考面上。
(4)注意:带泄放电阻电缆的存在会影响某些设备的试验结果,有争议时,若在连续放电之间电荷能有效的衰减,施加静电放电脉冲时断开电缆的试验优于连接上电缆的试验
以下选择可作为替代方法:
(1)连续放电的时间间隔应长于受试设备的电荷自然衰减所需的时间
(2)使用带泄放电阻和碳纤刷的接地电缆(例如2×470KΩ)
静电放电抗扰度实验结果
(1)试验结果应依据受试设备的功能丧失或性能降级进行分类。相关的性能水平由设备的制造商或试验的需求方确定,或由产品的制造商和购买双方协商同意。建议按如下要求分类:
a) 在制造商、委托方或购买方规定的限值内性能正常
b) 功能或性能暂时丧失或降低,但在骚扰停止后能自行恢复,不需要 *** 作者干预;
c) 功能或性能暂时丧失或降低,但需 *** 作人员干预才能恢复;
d) 因设备硬件或软件损坏,或数据丢失而造成不能恢复的功能丧失或性能降低。
1、辐射发射测试
测试电子、电气和机电设备及其组件的辐射发射,包括来自所有组件、电缆及连线上的辐射发射,用来鉴定其辐射是否符合标准的要求,一致在正常使用过程中影响同一环境中的其他设备。
2、传导骚扰测试
为了衡量设备从电源端口、信号端口向电网或信号网络传输的骚扰。
3、静电放电抗扰度测试
测试单个设备或系统的抗静电放电干扰能力,它模拟: *** 作人员或物体在接触设备时的放电;人或物体对临近物体的放电。静电放电可能产生以下后果:直接通过能量交换引起半导体器件的损坏、放电所引起的电场磁场变化,造成设备的误动作。放电的噪声电流导致器件的误动作。
4、射频辐射电磁场的抗扰度测试
对设备的干扰往往是设备 *** 作、维修和安全检查人员在使用移动电话时所产生的,无线电台、电视发射台、移动无线电发射机和各种工业电磁辐射源,以及电焊机、晶闸管整流器、荧光灯工作时产生的寄生辐射,都会产生射频辐射干扰。测试目的时建立一个共同的标准来评价电子设备的抗射频辐射电磁场干扰能力。
5、快速瞬变脉冲群的抗扰度测试
电路中机械开关对电感性负载的切换,通常会对同一电路中的其他电气和电子设备产生干扰。测试的机理是利用群脉冲产生的共模电流流过线路时,对线路分布电容能量的积累效应,当能量积累到一定程度时就可能引起线路(乃至设备)工作出错。通常测试设备一旦出错,就会连续不断的出错,即使把脉冲电压稍稍降低,出错情况依然不断的现象加以解释。脉冲成群出现,脉冲重复频率较高,波形上升时间短暂,能量较小,一般不会造成设备故障,使设备产生误动作的情况多见。
6、浪涌抗扰度测试
雷击主要模拟间接雷,如雷电击中户外线路,有大量电流流入户外线路或接地电阻,产生干扰电压。在线路感应的电压和电流,雷电击中临近物体产生电磁场,在线路上感应的电压和电流,雷击中地面,地电流通过公共接地系统时所引入的干扰。
切换瞬变:主电源系统切换时产生的干扰,同一电网大型开关跳动时产生的干扰。
7、射频场感应的传导抗扰度测试
通常情况下设备的引线的长度可能与干扰频率的几个波长相当,这些引线就可以通过传导方式对设备产生干扰,没有传导电缆的设备不需要做此项测试。在通常情况下,被干扰设备的尺寸要比频率较低的干扰波的波长小的多,相形之下,设备引线的长度可能达到干扰波的几个波长,这样,设备引线就变成被动天线,接受射频场的感应,变成传导干扰入侵设备内部,最终以射频电压电流形成的近场电磁场影响设备工作。
8、电压跌落、断时中断和电压渐变抗扰度测试
电压瞬间跌落、断时中断是由电网、变电设施的故障或负荷突然出现大的变化所引起的。电压变化是由连接到电网中的负荷连续变化引起的。
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