静电(static electricity),是一种处于静止状态的电荷。在干燥和多风的秋天,在日常生活中,人们常常会碰到这种现象:晚上脱衣服睡觉时,黑暗中常听到噼啪的声响,而且伴有蓝光,见面握手时,手指刚一接触到对方,会突然感到指尖针刺般刺痛,令人大惊失色;早上起来梳头时,头发会经常“飘”起来,越理越乱,拉门把手、开水龙头时都会“触电”,时常发出“啪、啪”的声响,这就是发生在人体的静电。
静电是一种电能,它存在于物体表面,是正负电荷在局部失衡时产生的一种现象。静电现象是指电荷在产生与消失过程中所表现出的现象的总称,如摩擦起电就是一种静电现象。
为什么要防静电:
由于电子行业的迅速发展,体积小、集成度高的器件得到大规模生产,从而导致导线间距越来越小,绝缘膜越来越薄,致使耐击穿电压也愈来愈低。而电子产品在生产、运输、储存和转运等过程中所产生的静电电压却远远超过其击穿电压阈值,这就可能造成器件的击穿或失效,影响产品的技术指标,降低其可靠性。由此可见,静电是电子行业发展中的一大障碍。所以预防静电必须提到议事日程上来,以确保产品的质量。
静电的危害:
静电在我们的日常生活中可以说是无处不在,我们的身上和周围就带有很高的静电电压,几千伏甚至几万伏。平时可能体会不到,人走过化纤的地毯静电大约是35000伏,翻阅塑料说明书大约7000伏,对于一些敏感仪器来讲,这个电压可能会是致命的危害。
电子行业中静电障害可分为两类:一是由静电引力引起的浮游尘埃的吸附;二是由静电放电引起的介质击穿;
1. 静电吸附
在半导体元器件的生产制造过程中,
由于大量使用了石英及高分子物质制成的器具和材料,其绝缘度很高,在使用过程中一些不可避免的摩擦可造成其表面电荷不断积聚,且电位愈来愈高。表1列出了半导体元器件及其使用环境中部分物品表面的静电电位。
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静电放电(ESD)是大家熟知的电磁兼容问题,它可引起电子设备失灵或使其损坏。当半导体器件单独放置或装入电路模块时,即使没有加电,也可能造成这些器件的永久性损坏。对静电放电敏感的元件被称为静电放电敏感元件(ESDS)。
如果一个元件的两个针脚或更多针脚之间的电压超过元件介质的击穿强度,就会对元件造成损坏。这是MOS器件出现故障最主要的原因。氧化层越薄,则元件对静电放电的敏感性也越大。故障通常表现为元件本身对电源有一定阻值的短路现象。对于双极性元件,损坏一般发生在薄氧化层隔开的已进行金属喷镀的有源半导体区域,因此会产生泄漏严重的路径。
另一种故障是由于节点的温度超过半导体硅的熔点(1415℃)时所引起的。静电放电脉冲的能量可以产生局部地方发热,因此出现这种机理的故障。即使电压低于介质的击穿电压,也会发生这种故障。一个典型的例子是,NPN型三极管发射极与基极间的击穿会使电流增益急剧降低。
器件受到静电放电的影响后,也可能不立即出现功能性的损坏。这些受到潜在损坏的元件通常被称为“跛脚”,一旦加以使用,将会对以后发生的静电放电或传导性瞬态表现出更大的敏感性。
要密切注意元件在不易察觉的放电电压下发生的损坏,这一点非常重要。人体有感觉的静电放电电压在3000 — 5000V之间,然而,元件发生损坏时的电压仅几百伏。
静电放电的危害效应是在二十世纪七十年代开始认识到的,这是由于新技术的发展导致元件对静电放电的损坏越来越敏感。静电放电造成的损失每年可达到几百万美元以上。因此,许多大型的元件和设备制造厂引进专业技术以减小生产环境中的静电积累,从而使产品合格率和可靠性提高了许多。用户根据自己的经验也懂得了防治静电放电损害的重要性。
不一定。
这个说法不太准确,应该说是电荷的积聚,静电是不能积聚的,是电荷积聚。
电荷的积聚并不一定产生静电放电现象。只有满足放电的条件时才会发生静电放电。
要产生静电放电现象,必须是电荷积聚到一定的量,或者是有导体接近这些积聚的电荷,这时才会发生快速剧烈的放电现象,将电荷积聚的能量一次释放,这就是静电放电现象。
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