Generisanje ESD-a i opasnosti
Elektrostatičko pražnjenje (ESD) nastaje kada se dva objekta sudare ili razdvoje. ESD je kretanje statičkog naboja s jednog objekta na drugi između dva objekta s različitim potencijalima, slično malom udaru groma. Veličina i trajanje pražnjenja zavise od različitih faktora, uključujući vrstu objekta i okolinu. Kada ESD ima dovoljno veliku energiju, može oštetiti poluvodičke uređaje. ESD se može pojaviti u bilo kojem trenutku, kao što je pri uključivanju ili iskopčavanju kablova, kada osoba dodirne I/O port uređaja, kada nabijeni predmet dodirne poluvodički uređaj, kada poluvodički uređaj dodirne tlo ili kada se generiraju elektrostatička polja i elektromagnetne smetnje, što rezultira dovoljno visokim naponima koji pokreću ESD.
ESD se može općenito kategorizirati u tri tipa: ESD uzrokovan raznim mašinama, ESD uzrokovan pomicanjem namještaja ili opreme i ESD uzrokovan ljudskim kontaktom ili kretanjem opreme. Sva tri tipa ESD-a su kritična za proizvodnju poluvodičkih uređaja i elektronskih proizvoda. Elektronski proizvodi su najosjetljiviji na oštećenja od trećeg tipa ESD-a tokom upotrebe, a prenosivi elektronski proizvodi su posebno osjetljivi na ESD uzrokovane ljudskim kontaktom. ESD obično oštećuje povezane uređaje sa interfejsom. Alternativno, uređaji koji su podvrgnuti ESD-u možda neće odmah otkazati, ali će doživjeti degradaciju performansi, što dovodi do prijevremenog kvara proizvoda. Kada je integrirano kolo (IC) podvrgnuto ESD-u, otpor kruga pražnjenja je obično vrlo nizak, ne može ograničiti struju pražnjenja. Na primjer, kada je statički-napunjeni kabel priključen na sučelje kola, otpor kola za pražnjenje je skoro nula, što rezultira trenutnim udarnim strujama pražnjenja do desetina ampera. Ova trenutna velika struja koja teče u odgovarajuće IC pinove može ozbiljno oštetiti IC; lokalizirana toplina može čak i otopiti silikonsku matricu.
Oštećenje IC-a od ESD-a općenito također uključuje izgaranje unutrašnjih metalnih spojeva, oštećenje pasivirajućeg sloja i izgaranje tranzistorskih ćelija. ESD također može uzrokovati zatvaranje{1}}IC-a. Ovaj efekat je sličan onom unutar CMOS uređaja, gdje se aktiviraju strukturne jedinice tiristora. Visok napon može aktivirati ove strukture, formirajući veliki strujni put, obično od VCC do zemlje. Struja zabravljivanja{5}}za uređaje sa serijskim interfejsom može biti čak 1 amper. Struja zatvaranja-ostat će sve dok se uređaj ne -isključuje iz struje. Međutim, do tada je IC obično već izgorio zbog pregrijavanja. Dva problema mogu se pojaviti nakon ESD udara koji se ne mogu lako otkriti. Ovi problemi obično ne otkrivaju opći korisnici i IEC organizacije za testiranje koje koriste tradicionalne metode povratne sprege i umetanja.