什么是静电敏感器件

2011-07-15 oustor 714

易被静电损坏的电子器件称为静电敏感器件(Static Sensitive Device简称SSD)。由于科技时代的需要,小体积、多功能、快速度的集成电路已是目前电子工业的基本要求。增厚氧化膜,提高其耐压性,显然是行不通的,因此在器件的集成度越来越高的趋势下,通常将器件氧化膜的膜厚做得越来越薄使其尺寸减少,器件的耐压也随之降低。半导体器件,特别是IC,根据其种类不同受静电破坏的程度也不一样,弱至100V的静电也会造成破坏,具体数据见表l。

表l各种半导体器受静电破坏的水平

元件的种类  遭受破坏的电压范围(V)  我厂所用元器件典型范例

VMOS器件               30~1800                     IRF640、SPP11N60S5、BSN304

MOS场效应器件    100~200                        TDA4605、TDA16846

坤化镓场效应器件    100~300

EPROM                100                         M24C08、AT24C16

结型场效应器件    140~7000                   K30A

表面滤波器               150~500                          A号板的CF6264

运算放大器               190~2500                V号板LM3580

CMOS器件               250~3000            S、V号板AT27C010(L)

肖特基二极管    300~2500             高清上网板1N5817

薄膜电阻               300~3000

双极型晶体管    380~7000              C1815、A1015

可控硅               680~1000              V号板SFORIB42

肖特基TTL              1000~2500

 

   从上表可以看出,元器件对静电的敏感度是不一样的,主要可分为以下三个级别(见表二):                       

                      表二

       敏感类别         敏感电压阈值(V)

         1类             0 - 1999       

         2类             2000 - 3999    

         3类             4000 - 15999   

 

    敏感电压阈值大于16000V的产品,属于非敏感产品。

    静电敏感元器件一般有防静电标志,生产过程中碰到贴有这些标志的元器件时要特别注意防静电问题:

    半导体集成电路在设计上对防静电失效采取了保护措施,能为最敏感的元器件提供最低2000V的静电放电设计保护,如增加保护电阻和嵌位二极管使之具有较强的抗静电能力。尽管静电防护设计成效很大,但因为受到结构设计微小型化和产品基本构造原理的局限,毕竟只能将敏感电压阈值提高到一定程度。另一方面,该电压阈值还与元器件的制造工艺有密切关系。所以在器件应用时,仍需采取各种有效措施来防止器件受到静电损伤。

    静电放电(ESD)失效可以是热效应,也可以是电效应,这取决于半导体集成电路承受外界过电应力的瞬间以及器件对地的绝缘程度。若器件的某一引出端对地短路,则放电瞬间产生电流脉冲形成焦耳热,使器件局部金属连线融化或芯片出现热斑,以至诱发二次击穿,这就是热效应。若器件与地不接触,没有直接电流通路,则静电源不是通过器件到地直接放电,而是将储存电荷传到器件,放电瞬间表现为过电压导致介质击穿或表面击穿,这就属于静电效应。

    静电敏感元器件被静电损伤后主要表现为两种形式,即硬击穿和软击穿。电子元器件被静电破坏后,约有90%产生软击穿,而10%左右被完全破坏。电视机中的静电敏感元器件发生硬击穿后,往往会产生某种故障,在生产过程中可以马上检验出来,不留隐患。而被软击穿的元器件,通常在事故发生后6天~6个月后工作性能发生变化,这种变化可以导致间接性故障,通常引发参数暂时性的漂移、不稳定或是带负载能力变差。软击穿还会使器件耐压降低,在加上额定电压的1/4时便会损坏。电视机中的静电敏感元器件发生软击穿后,不易产生故障,在生产过程中不易检验出来,存在隐患。

 

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