Protecţia împotriva ESD: silenţiosul distrugător de semiconductori

28 FEBRUARIE 2007

Silenţios, şi fără o scânteie vizibilă, descărcarea electrostatică (ESD) poate distruge un semiconductor MOS, iar oamenii sunt cea mai mare sursă pentru descărcări electrostatice. Prin simpla deplasare pe un covor de vinilin, se pot genera mii de volţi la vârful degetelor, şi într-o vară călduroasă, cu o umiditate relativă de 20%, o persoană poate genera cu uşurinţă o medie de 12kV (vezi Figura 1).
Cea mai comună formă de distrugere pe care ESD o poate produce este străpungerea stratului de oxid. Acest lucru se întâmplă când siliciul este expus unei supratensiuni, care depăşeşte pragul tensiunii de străpungere a dielectricului. Poate conduce la supraîncălzire, şi scurtcircuit. Arderile joncţiunii şi ale părţilor metalice pot apărea drept mecanisme secundare de defectare. Distrugerea joncţiunii atrage după sine un curent invers substanţial, iar arderea prin metalizare duce la topire locală, şi scurcircuit. Un efect secundar poate fi degradarea parametrilor semiconductorului. Acest tip de defecţiune apare ca defecţiune latentă.
Producătorii de circuite integrate oferă ca primă linie defensivă protecţie prin întreg circuitul, care suportă mai mult de ≥ 2kV în ESD (modelul corpului uman). Protecţia suplimentară poate fi oferită prin minimalizarea electricităţii statice în mediul exterior circuitului: brăţări împământate, dispozitive de disipare a energiei statice, brăţări conductive pentru călcâi, covoraşe împământate. Atenţia acordată electricităţii statice, şi educarea în domeniu pot reduce riscul distrugerii dispozitivelor sensibile.
Circuitele integrate sunt vulnerabile şi când sunt montate pe PCB. Chip-urile neprotejate îşi dezvăluie vulnerabilitatea prin porturile de intrare/ieşire (I/O) ale controlerului, conectorul RS-485, receptoarele Ethernet şi orice altă interfaţă hot-swap (cum ar fi portul USB). Pentru dispozitive portabile, mărirea funcţionalităţii atrage expunerea la ESD (sau la trecerile rapide între praguri diferite de tensiune, EFT). EFT reprezintă o serie de impulsuri care simulează switch-uri încărcate inductiv. În toate aceste situaţii, diferenţa de potenţial între două terminale neconectate reprezintă un ESD sau EFT în pragul declanşării.
La nivelul PCB-ului, precauţii supereficiente trebuie încorporate. Proiectarea eficientă a cablajului, cum ar fi traseele de masă, reducerea buclelor, eliminarea efectului de antenă în trasee reprezintă o prioritate. O altă linie defensivă bună este folosirea supresoarelor. Acest tip de dispozitiv poate reduce tensiunea periculoasă până la nivele acceptabile, şi răspunde rapid schimbărilor de tensiune (dV/dt), ocupând un spaţiu redus pe placă. Cele mai eficiente dispozitive sunt diodele supresoare (TVS Transient
Voltage Suppression). Au capacitate parazită redusă, timp de răspuns sub nanosecunde, tensiune de descărcare redusă, şi capacitatea de a suporta 15kV de descărcare electrostatică, conform standardelor. Locul de montare recomandat pe PCB este către intrarea în montaj.
Unii proiectanţi pun în discuţie necesitatea precauţiilor împotriva ESD, dar neatenţia în prevenirea descărcărilor electrostatice poate însemna evaluarea unui dispozitiv, sau PCB, care a putut fi compromis prin producerea unei scântei invizibile.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre