静电失效的类型
间歇、翻转和硬失效
esd能引起间歇或翻转失效以及硬失效。间歇或翻转失效能够在某些类型的元器件(例如大规模集成存储器)上发生。当设备在运行中这种失效发生,且通常表现为信息的丢失或功能的暂时变坏。没有明显的硬件损坏发生,且在esd发生后或在一些数字设备中重新输入信息以后利用重新启动设备能自动恢复正常的运行。
翻转失效
翻转是设备附近与esd尖峰有关的电气噪声造成的结果。电气噪声可能通过传导或辐射进入到电子设备中。在esd的近场区内,主要取决于esd源和接收机阻抗的容性或感性耦合。在远场区中,存在着电磁场耦合。
如果在电子电路中esd感应电压和/或电流超过了信号电平,那么设备的工作将发生翻转。在高阻抗电路中,信号是电压电平,因此容性耦合将占优势且esd感应电压将是主要问题;在低阻抗电路中,信号是电流电平,因此感性耦合将占优势且esd感应电流将是主要的问题。
由于引起损坏所需的电压和电流幅度比产生翻转所要求的幅度大1~2个数量级,当存在传导性耦合即esd尖峰必定被直接耦合到电路上时,损坏可能性较大。辐射性耦合一般将只引起翻转。
硬失效
在设备工作时发生翻转失效的情况下,致命(硬)失效能够在任何时侯发生。致命esd失效可能是由esd引起电子元器件电气超载的结果(例如对人体或物体放电、静电场或高压尖峰放电)。某些致命失效可能直到暴露在多次esd事件后才会发生。在一定程度上受损的esds元器件,它需要工作应力和时间去引起进一步退化,可能是最终遭受致命性失效。仅是特定类型的元器件看起来对这种潜在的失效过程是敏感的。这里有一些被误认为翻转失效的致命esd失效类型。例如,esd能使铝沉于sio2介质层造成短路。然而,接着流过该短路处的大电流将使铝金属汽化又将短路断开。如果这种失效发生在设备工作过程中,那么有可能与翻转失效相混淆,但是因esd而引起的损坏将是一种有可能降低元器件工作寿命的潜在失效。
敏感的元器件
对esd翻转敏感的元器件是任何要求用小能量来切换状态或在高阻抗线路中要求电压小变动的逻辑电路族。敏感的电路族有 nmos、pmos、cmos和低功耗ttl电路。高阻和高增益输人的线性电路在设备电平上除rf放大器和其他rf元件以外也是高度灵敏的。用于rfi抗扰度的适当设计能保护这些元器件因esd高电压尖峰放电而免受损坏。为了在设备级上保护对esd高电压尖峰放电敏感的元器件,要求:良好的rfi/emc设计、总线的隔离、总线的适当终端、总线导体的屏蔽和通向敏感元器件的设备外壳避免穿透。
失效机理
典型的失效机理
有关esd的失效机理包括:
a.热二次击穿;
b.金属化熔融;
c.介质击穿;
d.气弧放电;
e.表面击穿;
f.体击穿。
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