Phóng tĩnh điện ESD là gì

Electrostatic Discharge hay ESD hay phóng tĩnh điện là một trong thực tiễn của đời sống hàng ngày và nó có tầm quan trọng đặc biệt quan trọng trong ngành công nghiệp điện tử ngày này .

Nhiều năm trước khi van nhiệt điện hay ống chân không được sử dụng, nó không phải là một yếu tố, và ngay cả với sự sinh ra của transistor, ít người coi đó là một yếu tố. Tuy nhiên, khi MOSFET được đưa vào sử dụng, tỷ suất hỏng hóc của thiết bị tăng lên, yếu tố đã được tìm hiểu và người ta phát hiện ra rằng sự tích tụ điện tĩnh đủ để khiến lớp oxit trong thiết bị bị hỏng .

Kể từ đó, nhận thức về ESD đã tăng lên đáng kể vì nó đã được chứng tỏ là có tác động ảnh hưởng đến nhiều thiết bị. Trên thực tiễn, nhiều nhà phân phối ngày này coi tổng thể các linh kiện đều nhạy cảm với tĩnh điện, không riêng gì các thiết bị MOS là dễ bị hư hỏng nhất .

Do tầm quan trọng gắn liền với ESD, các nhà phân phối thiết bị điện tử đã chi rất nhiều tiền để bảo vệ nơi thao tác của họ được bảo vệ khỏi ảnh hưởng tác động của tĩnh điện. Các đơn vị sản xuất bảo vệ rằng các mẫu sản phẩm do họ sản xuất không có tỷ suất hỏng hóc cao trong quy trình thử nghiệm sản xuất và có thể chứng tỏ độ đáng tin cậy cao trong một thời hạn dài .

ESD là gì

Tĩnh điện đơn thuần là sự tích tụ điện tích giữa hai mặt phẳng. Nó phát sinh khi các mặt phẳng cọ xát với nhau và điều này dẫn đến sự dư thừa electron trên một mặt phẳng và thiếu vắng ở bề mặt khác .

Các mặt phẳng tích tụ điện tích có thể được coi là tụ điện. Điện tích sẽ vẫn ở nguyên vị trí trừ khi có một con đường mà nó có thể chảy qua. Vì thường không có đường dẫn thực mà điện tích có thể chảy qua đó nên điện áp vẫn ở nguyên vị trí trong một thời hạn và điều này dẫn đến thuật ngữ “ tĩnh điện ” .

Tuy nhiên, khi sống sót một đường dẫn, dòng điện sẽ chạy và điện tích sẽ giảm. Có một hằng số thời hạn tương quan đến phóng điện. Điện trở cao sẽ có nghĩa là dòng điện nhỏ hơn sẽ chạy trong thời hạn dài hơn. Điện trở thấp sẽ dẫn đến phóng điện nhanh hơn nhiều .

Rõ ràng là mức điện áp và dòng điện được tạo ra phụ thuộc vào vào nhiều yếu tố. Kích thước của con người, mức độ hoạt động giải trí, đối tượng người dùng mà nó được tạo ra, và tất yếu là nhiệt độ của không khí. Tất cả những điều này đều có ảnh hưởng tác động rõ ràng nên phần đông không hề Dự kiến đúng chuẩn size của phóng điện sẽ xảy ra .

Tuy nhiên, một trong những yếu tố chính tác động ảnh hưởng đến điện áp được tạo ra là các loại vật tư được cọ xát với nhau. Người ta thấy rằng các vật tư khác nhau cho điện áp khác nhau. Điện áp được tạo ra phụ thuộc vào vào vị trí của hai vật tư trong một chuỗi được gọi là chuỗi điện tribo .

Chuỗi điện tribo

Cái nào càng xa trong chuỗi thì hiệu điện thế càng lớn. Cái cao hơn trong chuỗi sẽ nhận điện tích dương và cái thấp hơn sẽ mang điện tích âm. Nhìn vào list chuỗi điện tribo dưới đây, có thể thấy rằng việc chải tóc bằng lược nhựa sẽ làm phát sinh điện tích dương trên tóc và lược sẽ tích điện âm .

Chuỗi điện tribo

Điện tích dương

Da
Tóc
Vải
Lụa
Giấy
Bông
Gỗ
Cao su
Rayon
Polyester
Polythene
Nhựa pvc
Teflon

Điện tích âm

Có nhiều cách điện tích có thể được tích góp. Ngay cả khi đi ngang qua một tấm thảm cũng có thể làm phát sinh 1 số ít điện áp rất lớn. Thông thường có thể làm phát sinh điện thế 10 kV. Trong trường hợp xấu thậm chí còn có thể dẫn đến điện thế gấp ba lần giá trị này. Ngay cả hành vi đi ngang qua sàn vinyl có thể dẫn đến việc tạo ra điện thế khoảng chừng 5 kV. Trên thực tiễn, bất kỳ hình thức hoạt động nào mà các mặt phẳng cọ xát với nhau sẽ dẫn đến việc tạo ra tĩnh điện. Một người nào đó thao tác trên băng ghế sử dụng các linh kiện điện tử có thể thuận tiện tạo ra điện thế tĩnh từ 500V trở lên .

 

Các ví dụ thực tế về ESD

Một trong những ví dụ thường thấy nhất về việc tạo ra điện tích là khi đi ngang qua một căn phòng. Ngay cả sự Open hàng ngày này cũng có thể tạo ra điện áp cao đáng kinh ngạc. Các điện áp thực tiễn khác nhau đáng kể phụ thuộc vào vào nhiều yếu tố, nhưng có thể đưa ra các ước tính để minh họa mức độ của yếu tố .

Để minh họa mức độ của yếu tố, các trường hợp được trình diễn cụ thể trong bảng dưới đây :

ĐIỆN ÁP ESD DO CÁC HÀNH ĐỘNG HÀNG NGÀY

Nguyên nhân phát sinh điện tích	Điện áp phát sinh ( kV )
Đi bộ trên thảm	30
Nhặt túi polythene	20
Đi bộ trên mặt phẳng lát vinyl	15
Làm việc trên bàn	5

Đây là những số lượng gần đúng và giả định nhiệt độ tương đối lên đến 25 %. Khi nhiệt độ tăng, các mức này giảm xuống : với nhiệt độ khoảng chừng 75 %, mức tĩnh điện có thể giảm khoảng chừng 25 hoặc hơn. Tất cả những số liệu này rất gần đúng, vì chúng nhờ vào vào các điều kiện kèm theo đơn cử, nhưng nó cho tất cả chúng ta biết độ lớn cho các mức ESD .

Mặc dù hiệu quả từ ESD rất cao, nhưng chúng thường không được quan tâm. Phóng tĩnh điện nhỏ nhất có thể cảm nhận được là khoảng chừng 5 kV, và thậm chí còn cường độ phóng điện này nhiều lúc chỉ có thể được cảm nhận. Lý do là mặc dầu dòng điện cực lớn thu được có thể rất cao, chúng chỉ sống sót trong một thời hạn rất ngắn và khung hình không phát hiện ra chúng vì điện tích đằng sau chúng tương đối nhỏ. Điện áp có độ lớn này từ thiết bị điện tử hoặc thiết bị điện có nhiều dòng điện hơn và trong thời hạn dài hơn sẽ có tác động ảnh hưởng lớn hơn nhiều và có thể rất nguy hại .

Chuyển tĩnh điện

Có một số ít cách mà các điện tích tĩnh có thể được chuyển sang các thiết bị bán dẫn dẫn đến hư hỏng do ESD. Rõ ràng nhất là khi chúng bị chạm vào một vật có tính năng tích điện và dẫn điện. Ví dụ rõ ràng nhất là trường hợp có thể xảy ra khi thiết bị bán dẫn nằm trên bàn thao tác và ai đó đi ngang qua sàn và tích điện và sau đó cầm nó lên .

Ngón tay được tích điện sau đó truyền điện tích tĩnh rất nhanh cho thiết bị bán dẫn làm nó bị hỏng. Các công cụ có thể còn có hại hơn. Tua vít sắt kẽm kim loại thậm chí còn còn dẫn điện hơn và sẽ truyền điện nhanh hơn và dẫn đến mức dòng điện cực đại cao hơn .

Tuy nhiên không nhất thiết phải chạm vào các linh kiện để gây ra hư hỏng. Các đồ vật như cốc nhựa mang điện tích rất cao và việc đặt nó gần IC có thể ” tạo ra ” điện tích trái dấu vào IC. Điều này cũng có thể làm hỏng thiết bị bán dẫn. Dây buộc bằng sợi tự tạo cũng là một rủi ro tiềm ẩn ESD vì chúng có thể tích điện và thuận tiện treo gần thiết bị điện tử nhạy cảm .

Cơ chế lỗi ESD

Có 1 số ít cách mà ESD có thể làm hỏng các linh kiện bán dẫn. Kết quả rõ ràng nhất là do điện áp tĩnh rất cao, làm tăng mức dòng điện đỉnh điểm có thể gây cháy cục bộ. Mặc dù dòng điện chạy trong một khoảng chừng thời hạn rất ngắn nhưng mạch tích hợp rất dễ hư hỏng. Các link dây nối hoặc các khu vực trong chip có thể bị hợp lại do dòng điện đỉnh điểm .

Một cách khác mà hư hỏng có thể xảy ra do ESD là khi mức điện áp cao gây ra sự cố ở một bộ phận trong chính thiết bị. Nó có thể phá vỡ một lớp oxit trong thiết bị khiến thiết bị không hề hoạt động giải trí. Với kích cỡ trong một số ít vi mạch nhỏ hơn 1 micromet, không có gì đáng quá bất ngờ khi ngay cả điện áp tương đối thấp cũng có thể gây ra sự cố .

Ngoài việc thiệt hại từ ESD có thể phá hủy các thiết bị, nó cũng có thể tạo ra lỗi tiềm ẩn. Nguyên nhân là ESD không phá hủy trọn vẹn thiết bị mà chỉ làm thiết bị yếu đi, khiến thiết bị có rủi ro tiềm ẩn hỏng hóc sau này. Những khuyết tật tiềm ẩn này thường không hề được phát hiện. Kết quả là mức độ an toàn và đáng tin cậy tổng thể và toàn diện bị giảm đáng kể, hoặc hiệu suất có thể bị giảm sút. Những hỏng hóc tiềm ẩn do ESD gây ra có thể rất tốn kém vì việc thay thế sửa chữa khuôn khổ đang được bh sẽ tốn kém hơn nhiều so với việc sửa khuôn khổ đã bị lỗi trong xí nghiệp sản xuất. Lý do là kỹ thuật viên thay thế sửa chữa thường thì cần thay thế sửa chữa tại chỗ hoặc cần được chuyển đến cơ sở sửa chữa thay thế .

 

Các lỗi tiềm ẩn có thể xảy ra khi liên kết được hợp nhất một phần bởi ESD. Thường thì một phần của dây dẫn đã bị phá hủy do phóng điện tĩnh khiến nó dễ bị tổn thương về sau. Một cách khác khiến chip bị hư hỏng là khi vật tư do hư hỏng được Viral trên mặt phẳng của thiết bị bán dẫn và dẫn đến các đường dẫn thay thế sửa chữa .

Do thực tiễn là các linh kiện thuận tiện bị ESD làm hỏng, hầu hết các đơn vị sản xuất coi toàn bộ các thiết bị bán dẫn là thiết bị nhạy cảm với tĩnh điện. Đặc biệt hầu hết các thiết bị được sản xuất hàng loạt ngày này đều sử dụng các linh kiện SMD có size nhỏ hơn nhiều so với các linh kiện truyền thống lịch sử và điều này khiến chúng dễ bị hư hại hơn do ESD .

Source: https://dichvubachkhoa.vn
Category : Linh Kiện Và Vật Tư