ESDの発生と危険性
静電気放電 (ESD) は、2 つの物体が衝突または分離すると発生します。 ESD は、異なる電位を持つ 2 つの物体の間で、ある物体から別の物体への静電荷の移動であり、小さな落雷に似ています。放電の規模と持続時間は、物体の種類や周囲の環境などのさまざまな要因によって異なります。 ESD のエネルギーが十分に高い場合、半導体デバイスに損傷を与える可能性があります。 ESD は、ケーブルの抜き差し時、人がデバイスの I/O ポートに触れたとき、帯電物体が半導体デバイスに触れたとき、半導体デバイスがアースに触れたとき、あるいは静電界や電磁干渉が発生したときなど、いつでも発生する可能性があり、その結果、ESD を引き起こす十分な高電圧が発生します。
ESD は、さまざまな機械によって引き起こされる ESD、家具や機器の移動によって引き起こされる ESD、および人間の接触や機器の移動によって引き起こされる ESD の 3 つのタイプに大別できます。 3 種類の ESD はいずれも、半導体デバイスや電子製品の製造にとって重要です。電子製品は使用中に 3 番目のタイプの ESD による損傷を最も受けやすく、ポータブル電子製品は特に人間の接触によって引き起こされる ESD に対して脆弱です。通常、ESD は接続されたインターフェイス デバイスに損傷を与えます。あるいは、ESD の影響を受けたデバイスはすぐには故障しないものの、パフォーマンスが低下し、製品の早期故障につながる可能性があります。集積回路 (IC) が ESD にさらされる場合、放電回路の抵抗は通常非常に低く、放電電流を制限できません。たとえば、静的に帯電した-ケーブルが回路インターフェースに接続されている場合、放電回路の抵抗はほぼゼロになり、最大数十アンペアの瞬間的な放電スパイク電流が発生します。この瞬間的な大電流が対応する IC ピンに流れ込むと、IC に重大な損傷を与える可能性があります。局所的な熱によりシリコンダイが溶けることさえあります。
IC への ESD 損傷には、通常、内部金属接続の焼損、パッシベーション層の損傷、トランジスタ セルの焼損も含まれます。 ESD は IC ラッチアップを引き起こす可能性もあります。-この効果は、サイリスタの構造単位が活性化される CMOS デバイス内部の効果と似ています。高電圧によりこれらの構造が活性化され、通常は VCC からグランドまでの大電流経路が形成される可能性があります。シリアル インターフェース デバイスのラッチアップ電流は 1 アンペアにも達することがあります。-ラッチアップ電流は、デバイスの電源が切られるまで残ります。-ただし、その時点では通常、IC は過熱によりすでに焼き切れています。 ESD の影響後には、簡単に検出できない 2 つの問題が発生する可能性があります。これらの問題は、通常、従来のループ フィードバックや挿入方法を使用する一般ユーザーや IEC テスト組織では検出されません。