Перейти к содержанию

ESD — электростатический разряд

Человек, прошедший по ковру, заряжается до тысяч вольт и разряжается через первый попавшийся вывод микросхемы. Встроенные защитные структуры выдерживают такой разряд лишь до определённого уровня — его указывают в даташите строкой ESD Ratings.

Обновлено Редакция GAW

ESD (electrostatic discharge, электростатический разряд) — быстрый разряд статического заряда через вывод микросхемы. Встроенные защитные структуры отводят его ток, но только до определённого уровня. Этот уровень указывают в даташите в таблице ESD Ratings — по двум моделям испытания:

МодельЧто имитируетСтандарт в даташитах TI
HBM, модель тела человекаразряд с заряженного человека на выводANSI/ESDA/JEDEC JS-001
CDM, модель заряженного прибораразряд самой микросхемы при касании заземлённого предметаANSI/ESDA/JEDEC JS-002

Примеры из даташитов:

МикросхемаHBMCDM
TLC556 (TI)±1000 В±1000 В
DRV8833 (TI)±4000 В±1500 В
MCP4725 (Microchip)6 кВ— (машинная модель 400 В)
BZX84 (onsemi)класс 3, больше 16 кВ—

TI в примечаниях к этим таблицам ссылается на документы JEDEC: по JEP155 уровня 500 В по HBM, а по JEP157 — 250 В по CDM достаточно для безопасного производства при стандартных мерах защиты от статики. То есть эти цифры рассчитаны на монтаж на заводе, а не на выводы, которых касается пользователь.

Для разъёмов устройства — USB, кнопок, линий связи — ставят внешние защитные диоды: TVS-диоды на питание и специальные ESD-диоды с малой ёмкостью перехода на быстрые сигнальные линии. Как это сделано для USB — в статье USB.

Частые вопросы

Что означают HBM и CDM в даташите?

Две модели испытания. HBM (human body model) имитирует разряд с заряженного человека на вывод микросхемы, CDM (charged device model) — разряд самой заряженной микросхемы, когда она касается заземлённого предмета. В даташитах TI указаны по JEDEC JS-001 и JS-002: например, TLC556 выдерживает ±1000 В по обеим моделям.

Достаточно ли защиты ±1000 В?

Для сборки на производстве — да: по документам JEDEC JEP155 и JEP157, на которые ссылается TI, 500 В по HBM и 250 В по CDM достаточно для безопасного производства со стандартными мерами защиты от статики. Для выводов, выходящих на разъёмы устройства, этого мало: там ставят внешние TVS- или ESD-диоды.

Как защищать микросхемы от статики?

При сборке — заземлённые браслеты и коврики, антистатическая упаковка; TI и Toshiba прямо пишут об этом в даташитах. В устройстве — внешние защитные диоды на выводах, которые выходят наружу, с ёмкостью, подходящей для скорости линии, и резисторы последовательно с входами.

Источники

  1. Texas Instruments. TLC556x Dual CMOS Timers (SLFS047D, revised March 2026) — разд. 5.2 — HBM ±1000 В по ANSI/ESDA/JEDEC JS-001, CDM ±1000 В по JS-002; прим.: JEDEC JEP155 — 500 В HBM достаточно для безопасного производства со стандартной защитой от статики, JEP157 — 250 В CDM
  2. Texas Instruments. DRV8833 Dual H-Bridge Motor Driver (SLVSAR1E, revised July 2015) — разд. 6.2 — HBM ±4000 В на всех выводах, CDM ±1500 В
  3. onsemi. BZX84BxxxLT1G, BZX84CxxxLT1G Series: Zener Voltage Regulators, 250 mW SOT-23 (BZX84C2V4LT1/D, Rev. 23, August 2021) — класс защиты от статики 3, больше 16 кВ по модели тела человека
  4. Microchip. MCP4725: 12-Bit Digital-to-Analog Converter with EEPROM Memory in SOT-23-6 (DS22039D, 2009) — защита всех выводов: 6 кВ по модели тела человека, 400 В по машинной модели

Нашли ошибку?

Смотрите также