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静电放电模型的比较与分析HBM.MM.CDM.BMM

静电放电模型的比较与分析

人体模型、机器模型、带电器件模型和人体-金属模型这四种模 型等效电路结构都可以理解为一个电容串联一个电阻,即基本的RC 电路结构。不同之处在于电容或电阻值的不同,如表4- 5所示。
表4-5常见ESD测试模型的典型参数及DUT
电容/pF 电阻/Ω 电感/nH DUT  
人体模型(HBM) 100 1500 0 电子元器件  
机器模型(MM) 200 0 0 电子元器件  
带电器件模型(CDM) 6.8 0 1~20 电子元器件  
人体-金属模型(BMM) 150 330 40~200 电子设备、系统等  
         
注:*表示电阻值为儿欧姆到几十欧姆。
我们知道,静电的储能与电容和电压有关,在同 一 电压下,电容越大,储能越大。而放电电流与回路电阻有关,电阻越小,放电  电流越大。在这几种模型中,机器模型(MM)的电容最大,电阻  最小,因此在同一放电电压下,放电的电流最大,释放的能量越多, 其产生的危害也越大。这几种模型的放电能量相同,比如放电总能  量为0.004 mJ(假设所有的能量全部集中在电容上),各模型的带电  电压、最大放电电流和时间常数如表4-6所示,从表中可以看出, 对于同样的放电能量,CDM的最大放电电流最大,响应时间最快。
表4 - 6同样的带电能量(4μU)下各模型的带电电压、放电电流和时间常数
           
           
板量 电容/pF 电阻/Ω 放电电压/V 量大放电电流/A 时间常数/ps
人体模型(HEM) 100 1500 280 0.2 150
机墨模型(MM》 200 50 200 4 10
带电器件概型(CDM) 6.8 50 1100 22 0.34
人体=合具相和(MM 150 330 230 0.7 49.5
通过这几个静电放电电流波形,可以总结出以下规律:1)静电 放电的上升沿特别陡峭,上升时间一般小于20 ns,有的甚至在1 ns 以下,这说明静电放电具有“瞬时”的特性;2)放电时,电流峰值 都很大,所以,静电放电具有“大电流”的特点;3)产生静电的 “源”一般来说都是由高电位引起的,从而在带电体周围存在较强的 电场,因此,静电放电具有高电位、强电场的特点;4)变化的电场 产生变化的磁场,静电放电的瞬时大电流的发生还会产生强烈的电 磁辐射形成电磁脉冲。因此,静电放电是一个高电位、强电场、瞬 时大电流的过程,同时还伴有强烈的电磁辐射的一个过程。
人体模型、机器模型、带电器件模型和人体-金属模型是目前应 用最多,国际电工委员会、美国国家标准化组织、欧洲计算机制造 商协会都认可并采用的标准放电模型。当然,静电防护工程学理论 通过这么多年的发展,根据实际环境中发生的静电放电现象建立了 其他模型,比如场感应模型,家具模型、模拟带电芯片模型、带电 包装模型、带电电路板模型等。关于这几类失效模型,读者如有兴趣请与我们专业工程师交流