谁伤害了你的硬件?剖析静电放电现象
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/12/31 08:12:17
谁伤害了你的硬件?剖析静电放电现象
谁伤害了你的硬件?剖析静电放电现象
谁伤害了你的硬件?剖析静电放电现象
ESD过程是处于不同电势的物体之 间的静电电荷转移过程,其强烈程度受电量大小及物体间距的影响.自然界的雷电是强对流气候下典型的ESD现象(图1),瞬间所释放的巨大能 量,能将雷电所经过的空气电离,使空气变成阻值很低的导电通道,形成极强的电流和高温,其破坏力不可小觊.图1 日常生活中的ESD现象频繁地发生着,虽然没有大自然中的雷电那么强烈,但也会有火花式放电,不仅伴有“噼叭”声响,还会闪闪发光.寒冷干燥的冬夜里,关掉灯脱毛衣时就能真切地感受到这一现象.研究表明,当电压大于8000V时可以看到ESD发出的光亮,当电压大于6000V时可以听到ESD的放电声；当电压大于3000V时可以感觉到有ESD发生；而当静电电压低于3000V时,也会发生ESD过程,只是我们感觉不到.也就是说,很多ESD过程是在我们未察觉的情况下,悄无声息地进行着.ESD对电脑的损害,其严重程度与静电电压高低和能量大小有关.如果能量较小,则只能将元件击穿,电压消失后,器件性能仍能恢复到原始状态.如果能量较大,在击穿后接着形成大电流对元件形成永久性损害,如晶体管元件结电阻降低、漏电流增大,薄膜电阻器局部介质击穿而发生阻值漂移等.ESD的危害有一定偶然性,不见得每一次都造成元件彻底报废,多数情况下仅表现为稳定性降低.对于静电给电子元器件造成的种种“内伤”,人们往往认为是元器件老化,而没有想到是ESD的危害.笔者经历过许多电脑故障,根本查不出损坏原因,现在想来估计与ESD有关.ESD损害的严重程度还与元件对静电的敏感度有关.如今电脑里的CPU、存储器芯片和主板上的南桥、北桥等超大规模集成电路广泛采用 CMOS(复合金属氧化物半导体)材料,CMOS器件具有集成度高、成本低、速度快、能耗低的优点,因此使用范围很广.然而,CMOS器件的一个致 命的弱点是静电敏感度高,很容易被ESD击穿.ESD是电脑故障的罪魁祸首 随着芯片工艺的进步,芯片的速度和功能都得以提升,但芯片却变得更加脆弱.集成度的提高使得器件尺寸越来越小,器件之间的连线 宽度越来越窄,钝化层越来越薄,这些因素都会使芯片对ESD的敏感性增加.一个不太高的ESD电压就能将晶体管击穿,一个不太大的ESD电流就 能将连线熔断.芯片损坏后,我们从外观上丝毫看不出有什么变化,但利用FESEM仪器却可以看清电路熔断的情形(图2).图2 这种芯片内部的损伤,用肉眼是无法看到的.