谨防ESD陷阱(一):什么是ESD ?

在电子领域，有一个常常被忽视却又可能带来巨大危害的 “隐形杀手”——ESD（Electrostatic Discharge，静电放电）。

多年以前，小禾参与的一款产品，客户陆陆续续会报一些失效片，尤其是冬天的时候，失效概率很大，当时失效分析还不流行，失效分析也是一半摸索一半猜测，当实验室将ESD测试电压加到2000V时，完全复现失效片的端口特性。所以说ESD是芯片设计工程师的必修课。但是ESD看起来简单，但是内容还真不少，所以小禾准备用几期连载的方式尽量给禾粉分析的详细一些。

>摩擦起电

中学物理有这样的实验：毛皮上的毛和橡胶棒表面都带有相同的静电荷，因此它们表面的静电荷会互相排斥。在摩擦的过程中，毛皮上的一些电荷会被橡胶棒表面的电荷所吸引，使得橡胶棒的表面电荷数量增多，而毛皮上的电荷则变少。这样，橡胶棒表面就带有了静电负荷，而毛皮表面带有了静电正荷。所以，静电有正的静电，也有负静电，这一点很重要，后面还会用到。    

>感应起电

当一个带电体靠近一个中性物体时，中性物体中的电荷会重新分布，靠近带电体的一端会感应出与带电体相反的电荷，远离带电体的一端会感应出与带电体相同的电荷。这种现象在电子设备中也很容易发生，比如当一个带有静电的人靠近电子设备时，设备可能会通过感应起电而带上静电。

有些不明白的禾粉肯定要问啦，如果离开感应源，那么被感应的物体自身不是又可以恢复正负电荷均衡的吗？针对这个问题，我们看一下下面的例子。    

电中性物体靠近带正点的电脑时，负电荷被吸引到靠近电脑的一侧，所以物体的另外一侧带正电。

当物体与大地相接时，会有额外的负电荷被吸引到物体上，中和掉远端的正电荷。

此时如果将物体与大地分离，那么多余的负电荷就保存在物体内了，不会再回到大地中。此时即使撤走感应源，物体内的电荷重新分布，但是负电荷依旧占据多数，物体也就带上了负电。

>剥离起电

剥离起电，这个物理学名字是在2019年才提出来的，相信大部分禾粉也是第一次听说。‌所谓的剥离起电是指两个接触非常紧密的物质，在外力作用下突然分开时，由于电荷不能瞬间中和，导致物体带电的现象。例如，从塑料薄膜上撕下胶带时，胶带和塑料薄膜之间就会产生静电。

脱衣服时产生的静电也属于剥离起电，在脱衣服时，使原本紧贴在人体的衣服上的绝缘性薄膜产生了静电。    

静电的电压可以很高，有时能达到数千伏甚至数万伏。但是，由于静电电流小，所以在正常情况下，人体接触到静电只会感到瞬间的刺痛或电击感，不会对人体造成致命伤害。比如，在干燥的天气里，触摸金属物体时产生的静电放电，通常只会让人吓一跳，并不会危及生命。

静电可能会引燃一些易燃物，从而发生火灾和爆炸。例如，2023年5月21日，安徽滁州某公司的操作工在配制胶液过程中，乙酸乙酯高速流动时产生的静电发生爆燃‌。

ESD最大的危害在于，静电放电产生的高电压和大电流可能会直接损坏电子元件，使其失去功能。例如，静电可能会击穿集成电路中的晶体管，导致芯片损坏。静电还可能会干扰电子设备的信号传输，导致设备出现误码、死机等问题