ESD靜電測試儀功能組件

ESD靜電測試儀是用于評估和量測物體對靜電放電（ESD）的敏感性和防護(hù)性能的設(shè)備。它通常包括以下主要組件和功能：

靜電放電發(fā)生器：產(chǎn)生符合特定標(biāo)準(zhǔn)的ESD放電脈沖，以模擬真實(shí)世界中的靜電事件。

接地系統(tǒng)：提供可靠的地面接觸，用于確保被測試物體與地面之間的連接良好。

人體模擬器：模擬人體靜電放電行為，用于測試產(chǎn)品的耐受能力。人體模擬器通常具有各種放電模式和能級，例如符合標(biāo)準(zhǔn)的直接接觸模式和間接接觸模式。

探針和夾具：用于將被測試物體連接到測試儀器，確保準(zhǔn)確地進(jìn)行測試。

測試參數(shù)設(shè)置和顯示：允許用戶設(shè)置放電能量、時間和其他相關(guān)參數(shù)，并實(shí)時顯示測試結(jié)果和數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)記錄和分析：能夠記錄和保存測試過程中的數(shù)據(jù)，并支持?jǐn)?shù)據(jù)分析和報告生成。

ESD靜電測試儀原理

ESD靜電測試儀的原理主要涉及以下幾個方面：

靜電放電模擬：靜電放電模擬是ESD測試儀的核心原理之一。它通過產(chǎn)生特定的電壓和電流脈沖，模擬真實(shí)世界中的靜電事件。這通常包括人體放電模式和設(shè)備放電模式。

電荷注入：在靜電測試過程中，測試儀會通過專用的接觸器或夾具將靜電電荷注入到被測試物體上。這種注入可以模擬實(shí)際使用中可能發(fā)生的靜電放電情況。

測試參數(shù)控制：測試儀可以允許用戶設(shè)置放電能量、時間和其他相關(guān)參數(shù)，以符合特定的測試標(biāo)準(zhǔn)。這些參數(shù)可能涉及放電能級、放電時間、放電波形等。

測試結(jié)果測量和分析：ESD測試儀將記錄和測量被測試物體上的靜電放電現(xiàn)象，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析和判定。測試結(jié)果可能包括電壓、電流、放電時間等。

數(shù)據(jù)處理和報告生成：測試儀通常還支持?jǐn)?shù)據(jù)處理和報告生成功能，可以保存測試數(shù)據(jù)、生成統(tǒng)計(jì)報表，并提供對測試結(jié)果的分析和解釋。

總體而言，ESD靜電測試儀通過模擬真實(shí)的靜電放電事件，將靜電電荷注入被測試物體，并測量和分析其放電現(xiàn)象，以評估物體的防護(hù)性能和敏感性。這些測試結(jié)果可以幫助制造商和設(shè)計(jì)者改進(jìn)產(chǎn)品和設(shè)備的靜電控制措施，從而提高其可靠性和抗干擾能力。

對不同使用環(huán)境、不同用途、不同ESD敏感度的電子產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對靜電放電抗擾度試驗(yàn)的要求是不同的，但這些標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于 ESD抗擾度試驗(yàn)大多都直接或間接引用 GB/T17626.2-1998（IEC 61000-4-2:1995）：《電磁兼容 試驗(yàn)和測量技術(shù) 靜電放電抗擾度試驗(yàn)》這一國家電磁兼容基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，并按其中的試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)。下面就簡要介紹一下該標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容、試驗(yàn)方法及相關(guān)要求。

試驗(yàn)對象：

該標(biāo)準(zhǔn)所涉及的是處于靜電放電環(huán)境中和安裝條件下的裝置、系統(tǒng)、子系統(tǒng)和外部設(shè)備。

試驗(yàn)內(nèi)容：

靜電放電的起因有多種，但該標(biāo)準(zhǔn)主要描述在低濕度情況下，通過摩擦等因素，使操作者積累了靜電。電子和電氣設(shè)備遭受直接來自操作者的靜電放電和對臨近物體的靜電放電時的抗擾度要求和試驗(yàn)方法。

試驗(yàn)?zāi)康模?/p>

試驗(yàn)單個設(shè)備或系統(tǒng)的抗靜電干擾的能力。它模擬：（1）操作人員或物體在接觸設(shè)備時的放電。（2）人或物體對鄰近物體的放電。

ESD的模擬：

下圖分別給出了ESD發(fā)生器的基本線路和放電電流的波形。放電線路中的儲能電容CS代表人體電容，現(xiàn)公認(rèn) 150pF比較合適。放電電阻 Rd為330Ω，用以代表手握鑰匙或其他金屬工具的人體電阻?，F(xiàn)已證明，用這種放電狀態(tài)來體現(xiàn)人體放電的模型是足夠嚴(yán)酷的。

ESD試驗(yàn)方法

該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)方法有兩種：接觸放電法和空氣放電法。

接觸放電法：試驗(yàn)發(fā)生器的電極保持與受試設(shè)備的接觸并由發(fā)生器內(nèi)的放電開關(guān)激勵放電的一種試驗(yàn)方法。

空氣放電法：將試驗(yàn)發(fā)生器的充電電極靠近受試設(shè)備并由火花對受試設(shè)備激勵放電的一種試驗(yàn)方法。

接觸放電是優(yōu)先選擇的試驗(yàn)方法，空氣放電則用在不能使用接觸放電的場合中。

ESD試驗(yàn)等級及其選擇：

試驗(yàn)電平以最切合實(shí)際的安裝環(huán)境和條件來選擇，下表中提供了一個指導(dǎo)原則。表1 同時也給出了靜電放電試驗(yàn)等級的優(yōu)先選擇范圍，試驗(yàn)應(yīng)滿足該表所列的較低等級。

ESD試驗(yàn)環(huán)境

對空氣放電該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了環(huán)境條件：

環(huán)境溫度： 15℃~35℃、相對濕度： 30%~60%RH、大氣壓力： 86kPa~106kPa

對接觸放電該標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定特定的環(huán)境條件。

試驗(yàn)布置

標(biāo)準(zhǔn)對試驗(yàn)布置也做出了詳細(xì)的規(guī)定，圖 13 所示為臺式設(shè)備的試驗(yàn)布置示意圖。

ESD試驗(yàn)實(shí)施

實(shí)施部位： 直接放電施加于操作人員在正常使用受試設(shè)備時可能接觸到的點(diǎn)或面上； 間接放電施加于水平耦合板和垂直耦合板。直接放電模擬了操作人員對受試設(shè)備直接接觸時發(fā)生的靜電放電情況。間接放電則是對水平耦合板和垂直耦合板進(jìn)行放電， 模擬了操作人員對放置于或安裝在受試設(shè)備附近的物體放電時的情況。

直接放電時，接觸放電為首選形式；只有在不能用接觸放電的地方（如表面涂有絕緣層，計(jì)算機(jī)鍵盤縫隙等情況）才改用氣隙（空氣）放電。

間接放電：選用接觸放電方式。試驗(yàn)電壓要由低到高逐漸增加到規(guī)定值。不同的產(chǎn)品或產(chǎn)品族標(biāo)準(zhǔn)對試驗(yàn)的實(shí)施可能根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)有特定的規(guī)定。

臺式設(shè)備靜電放電布置示意圖

試驗(yàn)結(jié)果

若靜電放電測試通不過，可能產(chǎn)生如下后果：

（ 1）直接通過能量交換引起半導(dǎo)體器件的損壞。

（ 2）放電所引起的電場與磁場變化，造成設(shè)備的誤動作。

編輯：黃飛