靜電防護知識：如何有效應對ESD風險

靜電放電（ESD，Electro Static Discharge）是指處于不同電位的兩個物體之間，由于直接接觸或靜電場感應導致的電荷傳輸過程。ESD與靜電是不同的物理現象，靜電是“靜”，而ESD是“動”，伴隨著電荷的轉移、電流的產生和電磁場輻射。了解ESD的常識及防護方法對于電子工業(yè)和個人設備保護至關重要。

1. 何為靜電？

靜電是物體表面過?；虿蛔愕撵o止電荷。靜電的產生是由于正電荷和負電荷在局部范圍內失去平衡，通過電子或離子轉移而形成。靜電現象是電荷在產生和消失過程中引發(fā)的電現象的總稱。

2. 靜電放電的三要素

靜電放電（ESD）需要三個要素：

Q：積累的靜電荷。

M：放電途徑，如金屬接觸、對地或低阻的泄放途徑。

D：靜電敏感器件。

3. 靜電產生原理

電子圍繞原子核運動，一旦受到外力作用，就會脫離軌道，離開原來的原子而進入其他原子。外力包括動能、位能、熱能、化學能、電磁能等。缺少電子的原子稱為陽離子，而增加電子的原子稱為陰離子。

4. 靜電在電子工業(yè)中的危害

吸附灰塵：靜電吸附灰塵，降低元件絕緣電阻，縮短壽命。

破壞元件：靜電放電時產生的大電流（可達幾十安培）會導致熱擊穿、介電擊穿和金屬汽化，使元件受損無法正常工作。

電磁干擾：靜電放電產生的電磁場幅度很大，對電子產品造成干擾甚至損壞。

5. ESD測試標準

目前，IEC 61000-4-2是ESD測試的國際標準，我國的國家標準（GB/T 17626.2-1998）等同于IEC 61000-4-2。常用測試標準包括接觸4KV和空氣8KV，車載類高標準行業(yè)使用8KV和空氣15KV。

6. 電路級ESD防護方法

并聯放電器件：常用放電器件包括TVS、齊納二極管、壓敏電阻和氣體放電管等。齊納二極管：通過反向擊穿特性保護ESD敏感器件，但存在較大電容。

瞬變電壓抑制器（TVS）：用于防止ESD瞬態(tài)電壓破壞敏感半導體器件。

壓敏電阻：用于瞬時高壓沖擊抑制，適用于對電壓不敏感的線路和器件。

串聯阻抗：通過串聯電阻或磁珠限制ESD放電電流，如在手機高輸入阻抗端口串1K歐電阻。

增加濾波網絡：用濾波器濾掉主要能量達到靜電防護目的。對低頻信號，如GPIO輸入，可用1k電阻+1000PF電容。

對射頻信號，可并聯幾十nH的電感。

多層板防護：選擇多層板使ESD快速耦合到低阻抗平面，保護關鍵信號。

電路板外圍保護帶：在電路板周圍畫出不加組焊層的走線，并連接至外殼（避免形成封閉環(huán)）。

盡管ESD可能帶來嚴重后果，但只要保護好電路上的電源和信號線，就能有效防止ESD電流流入PCB中。希望以上內容能為大家提供有價值的參考和幫助。