Sähköstaattiset ratkaisut elektronisiin komponentteihin
Sähköstaattinen purkaus (ESD) on tunnettu sähkömagneettisen yhteensopivuuden ongelma, joka voi aiheuttaa elektronisten laitteiden toimintahäiriöitä tai vaurioittaa niitä. Kun puolijohdelaite asetetaan yksin tai ladataan piirimoduuliin, näille laitteille voi aiheutua pysyviä vaurioita, vaikka virtaa ei käytetä. Elementtiä, joka on herkkä sähköstaattiselle purkaukselle, kutsutaan sähköstaattiselle purkaukselle herkäksi elementiksi (ESDS).
Jos komponentin kahden tai useamman tapin välinen jännite ylittää komponenttiväliaineen murtolujuuden, se voi vahingoittaa komponenttia. Tämä on tärkein syy MOS-laitteiden epäonnistumiseen. Mitä ohuempi on oksidikerros, sitä suurempi on komponentin herkkyys sähköstaattiselle purkaukselle. Vika ilmenee yleensä oikosuluna, jossa komponentilla itsellään on tietty vastus virtalähteelle. Bipolaaristen komponenttien vaurioituminen tapahtuu tyypillisesti metalloinnin aktiivisilla puolijohdealueilla, jotka on erotettu ohuella oksidikerroksella, jolloin syntyy vakava vuoto.
Toinen tyyppinen vika johtuu solmun lämpötilasta, joka ylittää puolijohdepiinin sulamispisteen (1415 ° C). ESD-pulssin energia voi tuottaa paikallista lämmitystä, joten tämän mekanismin vika tapahtuu. Tämä vika ilmenee, vaikka jännite olisi alhaisempi kuin väliaineen häiriöjännite. Tyypillinen esimerkki on, että häiriö emitterin ja NPN-transistorin kannan välillä aiheuttaa virran vahvistuksen jyrkän laskun.
Toiminnalliset vauriot eivät välttämättä tapahdu heti sen jälkeen, kun sähköstaattinen purkaus vaikuttaa laitteeseen. Näihin mahdollisesti vaurioituneisiin komponentteihin viitataan usein "kyykkyinä", ja kun niitä käytetään, niillä on suurempi herkkyys myöhemmille sähköstaattisille purkauksille tai johtaville transienteille.
Tärkeää on kiinnittää erityistä huomiota vaurioihin, joita komponentti voi kokea havaitsemattomilla purkausjännitteillä. Ihmiskehossa on tunne, että sähköstaattinen purkausjännite on välillä 3000–5000 V. Jännite, jolla komponentti on vaurioitunut, on kuitenkin vain muutama sata volttia.
Sähköstaattisen purkauksen haitalliset vaikutukset tunnustettiin 1970-luvulla, koska kehitettiin uutta tekniikkaa, joka teki komponenteista herkempiä staattisen purkauksen vaurioille. Sähköstaattisen purkauksen aiheuttamat vahingot voivat olla useita miljoonia dollareita vuodessa. Seurauksena on, että monet suuret komponentti- ja laitevalmistajat ovat ottaneet käyttöön asiantuntemusta vähentääkseen staattisia kertymiä tuotantoympäristössä, mikä tuottaa paljon korkeamman tuoton ja luotettavuuden. Käyttäjät ymmärtävät sähköstaattisten purkausvaurioiden estämisen merkityksen oman kokemuksensa perusteella.