电磁兼容系列之静电抗扰度(ESD)讲解

写在开头，常见的静电放电现象，是不是很熟悉？

当然还有下面这样的，尤其是在秋冬天脱毛衣的时候，经常会听到噼里啪啦的声音并可以看到可见的放电现象。

01【静电放电(ESD)概念】
概念：具有不同静电电位的物体相互靠近或直接接触引起的电荷转移现象。如下图：

02【关于静电放电测试】

2.1 静电放电起因

在低湿度情况下，通过摩擦等因素，使人体积累了电荷。当带有电荷的人与设备接触时，就可能产生静电放电。秋冬季节较为干燥，因此静电现象在秋冬季节更为常见。

2.2 静电放电测试的目的

静电放电测试作为电子产品可靠性测试的一种，是衡量电子产品或系统的抗静电放电干扰的能力。它模拟：

• 操作人员或物体在接触设备时的放电；

• 人或物体对邻近物体的放电；

2.3 静电放电可能产生的后果

• 直接通过能量交换引起半导体器件的损坏；

• 放电所引起的电场与磁场变化，造成设备的误动作；

2.4 静电放电方式分类

放电方式分为空气放电与接触放电。

空气放电方法是将试验发生器的充电电极靠近受试设备直至接触到受试设备的一种试验方法。

接触放电方法是将试验发生器的电极保持与受试设备的接触并由发生器内的放电开关激励放电的一种试验方法。

一般来讲，对于金属表面我们通常采用接触放电，对于非金属类的绝缘层表面我们采用空气放电。

另外接触放电又可分为直接放电与间接放电：

直接放电就是直接对受试设备实施放电；

间接放电是通过对受试设备附近的耦合板实施放电，以模拟人员对受试设备附近的物体的放电。

2.5 静电放电发生器简图

2.6 静电放电发生器的特性

通用特性

接触放电电流波形参数

2.7 静电放电发生器电极

放电电极应符合下图所示的形状和尺寸

2.8 静电放电测试方法

在进行静电放电测试时，静电放电发生器的电极头需要垂直于被测试设备的表面（如下图）。测试分为正负极性，IEC61000-4-2标准规定一个测试点至少放电10次，测试时间间隔一般1s。在测试前后要同时监测被测设备的功能是否正常，以判定是否合格。

2.9 试验的严酷度等级

2.10 静电放电参考标准

GB/T 17626.2-2018(替代GB/T 17626.2-2006)、IEC 61000-4-2:2008(公众号后台回复关键字：电磁兼容、EMC可获得EMC测试规范的国标网盘链接)

03【ESD测试环境搭建】

(搭建环境参考网络：上海索莘电子)

• 安装桌腿，桌腿是实木的榫卯结构一一对应，砸牢接实。

• 把桌腿和桌面锁紧连接，调整好位置，先长后宽，用尖头螺丝锁紧固定好。

• 铺设参考接地平面，两个单压边板和一个双压边板拼接好，用圆头螺丝穿孔。

• 水平和垂直耦合板的安装，调整参考接地板位置，放置好试验台，将没有压边的水平耦合板放到桌面。

• 放置绝缘衬垫，水平和垂直耦合板经泄放电缆连接至参考接地平面，将绝缘衬垫放在水平耦合板上。

• 环境构建好之后放置静电放电测试仪，将主机背部SG与参考接地板连接。

04【后注】

关于设备接地与否：对于不接地设备，由于它不像其他设备那样能自己放电，在测试中若在下一个放电前为将之前的电荷消除，那么被测设备的电荷将积累可能使电压为预期值的2倍，从而造成设备的损坏。因此，不接地设备在每次静电放电脉冲施加之前都应该释放掉之前测试所施加的电荷。