ESD模型

ESD模型

静电放电(ESD) 以多种方式发生，具体取决于静电荷积累的位置和方式以及电荷积累的消散方式。然而，存在三种行业标准ESD 模型，它们定义了如何在不同的静电积聚和放电情况下测试半导体器件的ESD 敏感性。它们是人体模型(HBM)、带电设备模型(CDM) 和机器模型(MM)。

HBM模拟由于人体放电而产生的ESD，被人们认为是ESD的主要来源，而HBM是描述ESD事件的常用模型；CDM模拟带电设备与导电材料接触时的放电；MM表示从物体到组件的放电，对象可以是任何工具或生产设备。

人体模型 (HBM)

模拟了的人体模型的ESD现象，其中带电体直接调用其积累的静电荷到ESD敏感（ESDS）装置。这种现象的一个常见例子，也是该模型名称的由来，是当一个人走过地毯时积累静电荷，然后通过触摸将所有电荷转移到 ESDS 设备上。当然，其他以类似方式积累和转移电荷的“非人类”材料也包含在 HBM 中。

HBM 的历史可以追溯到 19 世纪，当时它被用于调查矿井中的瓦斯爆炸，它是测试设备 ESD 敏感性的最古老和最常用的模型。此模型的通用 ESD 测试设置包括一个 100 pF 电容器，该电容器可充电至特定电压，然后由开关组件通过 1.5 K-Ohm 电阻器放电到被测设备中。图 1 显示了一个基本的 HBM 测试电路。

图 1.基本 HBM 测试电路

定义 HBM ESD 测试的行业标准的三个示例是 JEDEC 的 JESD22-A114、  MIL-STD-883 方法 3015和 ESD 协会的 ESD STM5.1：静电放电灵敏度测试 - 人体模型。

机器模型 (MM)

机器模型起源于日本，是对 HBM 最坏情况进行调查的结果，它 模拟了带电机器、夹具或工具的更快速和更严重的静电放电。MM 测试电路包括将一个 200 pF 的电容器充电到特定电压，然后通过一个 500 nH 的电感器将该电容器直接放电到被测器件中，而没有串联电阻器。图 2 显示了一个基本的 MM 测试电路。

图 2.基本 MM 测试电路

定义 MM ESD 测试的行业标准的两个示例是 JEDEC 的JESD22-A115 和 ESD 协会的 ESD STM5.2：静电放电灵敏度测试——机器模型。

充电设备模型 (CDM)

并非所有 ESD 事件都涉及将电荷转移到器件中。从带电设备到另一个身体的静电放电也是 ESD 的一种形式，并且是一种很常见的静电放电形式。设备可以通过多种方式积累电荷，特别是在它们与另一个物体接触时发生运动的情况下，例如滑下轨道或馈线时。如果它们与处于较低电位的另一个导电体接触，它会向该导电体放电。这种 ESD 事件被称为带电器件模型 ESD，由于其高电流，它甚至可能比 HBM ESD（尽管其脉冲持续时间更短）更具破坏性。。

目前有两种广泛使用的 CDM 测试模型：1) 插座放电模型 (SDM)；2) 真实世界的充电设备模型 (RCDM)。SDM 模拟插入插座的设备，然后从高压电源充电，然后通过 1 欧姆电阻放电。SDM 易于实施，但并不总是复制真实世界的 CDM ESD 事件。

RCDM测试包括将 DUT 置于薄电介质 (FR4) 上的无故障位置，然后将其放置在接地板上。然后通过充电探针直接或通过场感应间接给 DUT 充电。然后每个引脚通过一个 1 欧姆的电阻器放电到地。

定义 CDM ESD 测试的行业标准的两个示例是 JEDEC 的 JESD22-C101和 ESD 协会的 ESD STM5.3.1：静电放电灵敏度测试——带电设备模型。