我应该担心静电放电吗?


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我主要从事微控制器的工作,从来没有为腕带或任何其他实现方式接地而烦恼。
我应该为此担心吗?在我的项目工作台上工作时,ESD有多严重?


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我曾经看到有人在拆装PC之前触摸(房屋)散热器放电。这真的有帮助吗?
拉尔斯2010年

如果散热器正确接地,则有帮助。如果不是,它可能会帮助您收取费用。
Kortuk 2010年

用一根线将其通过100k或更大的电阻器接地,这样就可以了。
Kortuk 2010年

如果您从散热器到PC穿越地毯,那完全没有帮助。如果您穿着会产生静电的衣服四处走动,则无济于事。
Kortuk 2010年

Answers:


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我知道大多数人会为此大吼大叫。老实说,我确实每天都采取一些ESD预防措施,但是ESD是现代电子产品中一种罕见的故障模式。

就我的背景而言,我参加了我大学的顶点设计课程的教学,他们必须分四个阶段构建许多东西。当我们警告ESD预防措施时,许多学生(几乎所有)都不听我们的话。

我看到至少有10个项目将ESD归咎于这些项目,只有一个可能是ESD。在那个项目中,一个木板正在工作,一个学生走上去触摸它,当他释放静电时,您可以听到震动的声音。这失败了。

对于其他9个,他们指责ESD仅是在后来发现它们的设计缺陷不容易被追查,并且只能在非常特定的条件下将其抬起头来。

我听说有超过10个项目被指责为esd,并在几个小时内发现问题,但只有10个项目宣誓就职,他们应该被允许继续进行下一阶段,因为它起作用了,但ESD却炒掉了它。

关于这一点,在工作时,应查看数据表。大多数现代设备具有ESD保护,使用HBM(人体模型)可达到一定电压。如果低于1kV,则很容易受到影响。如果额定值为2k,则它是半弹性的,在大多数情况下,您必须笨拙地损坏它。如果是4k,则非常有弹性。如果是8k,您会在受伤之前听到火花。

谨防那些会导致ESD的人,但要戴好腕带以防万一。您几乎可以得到垫子和皮带。


旁注:如果您铺有瓷砖地板,并且建筑物非常潮湿,则通过空气排放的风险较高,则风险较小。
Kortuk 2010年

关于ESD额定值的好提示。这些应根据具体情况指导有关所需保护量的决策。
jpc 2010年

是的,我们有一台额定电压小于500V的设备,这意味着几乎没有任何东西可以摧毁它,幸运的是,它已在专业机构中焊接在一起,其他设备也为其提供了保护。
Kortuk 2010年

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现代IC +1,但您忽略了裸FET和旧的MOS / CMOS IC设计,它们仍然很容易受到ESD损坏。
沃伦·杨

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是的,您应该/必须为此担心。最简单的情况是完全炸毁设备。这很简单,只是行不通。问题在于损坏IO驱动器电路的地方-很常见,因为这是该引脚暴露的位。在这种情况下,驱动程序可能会工作一段时间。如果它必须在部分时间内高速运行,则可能断断续续,难以诊断故障。(去那儿买了几件T恤!!)

随着器件几何尺寸的缩小和内核电压的下降,这变得越来越必要。微控制器的制造工艺通常稍稍落后于前沿,但随着氧化物层厚度的减小,随着器件几何尺寸的减小,损坏器件所需的ESD电压也随之降低。

最重要的是,您可以暂时忽略ESD预防措施,但要持续多长时间?正如克林特·伊斯特伍德(Clint Eastwood)所说:“你必须问自己一个问题:'我感到幸运吗?' 好吧,朋克吗?”


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诸如微控制器之类的大多数东西都在引脚上装有二极管,从而使ESD无害放电。通常将它们称为ESD保护二极管。
Kortuk 2010年

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它们是姑息治疗,可提供某种保护,但在保护主设备时通常会自身受损。在第二次ESD事件中,引脚上没有剩余保护。
uɐɪ

从来没有人告诉我,也没有看到人们没有使用保护的常见故障。我想了解更多。关于这一点,Ian,请不要误会我,我是ESD保护的坚定支持者,我只是对人们诚实地说,已经存在的保护是值得的。您在帖子中说了同样的话,所以不用担心。
Kortuk 2010年

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@Kortuk:据我了解,ESD事件的能量不一定会穿透氧化层,也可能不会完全停止。它可能会将这一层推入设备内部,就像子弹击中装甲板一样。击中它足够的时间,足够的努力,您将突破。
沃伦·杨

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与ESD棘手的是,即使它似乎并没有影响到任何东西,每一个细小的排放确实造成了一些伤害,无论是点状的硅,蒸发焊线的一点点,对一个去除一些金属化半导体层或其他影响,将物理上改变产品。

在大多数情况下,更改不会显着改变给定零件的大多数用途。大多数人过度设计他们的设计,所以他们不会在极限附近的任何地方使用它们,因此有很大的余地,凹坑部分可以很好地用于更多用途。

随着时间的流逝,重复放电将改变零件,使其性能略微超出规格,但如果不进行全面测试,可能不足以引起注意。这确实是最坏的情况-因为它在大多数时间都有效,所以很难找出失败后为何不起作用的原因。零件完全失效要好得多,这样很容易追查。

或者,一次发生的一次小放电会损坏它,以至于您将其完全使用时,它就会失效。当然,一旦将其部署到现场,就会发生这种情况,将其退回并进行故障排除很痛苦。

如果不从包装中取出硅并进行检查,或者在损坏隐藏在层之间的情况下,通过将硅切成很薄的薄片(很可能会发生损坏),就无法检测到这种损坏。

因此,是的,这里的每个人都说“我很少遵循ESD预防措施,而且从未见过问题”时是对的。他们永远不会看到它,并且当它确实失败时,没有理由相信它与ESD有关,因为最近没有发生ESD事件。

但这也不意味着我也不会信任他们的产品。


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如果您难以理解,请当心硅供应商的评级是最常用的统计数据,因此您仍然会从1000中得到1分,即均值大于3 sigma。它可能会破坏您的设计,也可能不会。:)
jpc 2010年

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如果您可以承担更换任何东西的痛苦($$),则仅应跳过ESD措施。但是,如果您确实不接地,请注意设备故障并非全有或全无。完全灾难性故障可能是最好的故障模式,因为您不会浪费太多时间来找出问题所在。就个人而言,如果没有接地腕带,我将无法处理7400系列以上的产品。


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如果不采取ESD预防措施,则会有造成损坏的危险。损坏某物的可能性在各地都有所不同(温度,湿度和地板表面是重要因素),而且您极有可能永远不会损坏任何东西(或至少不会引起您的注意)。

使用ESD之前,我已经损坏了设备。哎呀,我曾经通过冲击针脚杀死了一个串行端口(由于针脚悬在那儿,所以可以防ESD)。

现在,这并不是说您必须拥有ESD保护的全部和全部。即使您不打算使用带有电离器,腕带和导电瓷砖地板的完整阵列,也要尝试为长凳准备一个接地垫,并在坐下时尝试触摸它们。在工作时,您往往会用手刷一下垫子,这将使您与垫子上的零件基本处于同一电位,并将发生问题的可能性降到最低。


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第二。长凳上的垫子会产生奇迹。
Kortuk 2010年

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抱歉,我想早点问一下,您到底是怎么建立一个RS232端口的?
Kortuk 2010年

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抓住连接到端口的电缆,并以某种方式设法冲击rcv线而不是外壳。甚至不应该杀死它,但是显然我可以在几天内累积一分钱。
Michael Kohne 2010年

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我的经验似乎是,您可能几个月或几年都没事(取决于确切的组件以及您在环境中累积的静电量),但这不只是理论上的问题,总有一天会刺伤您。可能是在最不方便的时间和最昂贵的修复方法。

防御它并不是很困难,所以只要养成这样做的习惯即可。我没有在那儿接受自己的建议,但我确实应该而且确实打算这样做!


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大多数人就是这种情况。我仍然从未在工作中遇到任何问题,而且我们还在地毯上。
Kortuk 2010年

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是的,您绝对应该为此担心,特别是如果您使用的是CMOS(当今的每一种数字IC)。

在干燥的冬日里,静电很容易累积到几千伏,并在合成纤维地毯上与皮革鞋底一起行走。伸手抓住门把手可能会从指尖抽出火花,并给您带来不愉快的震动。

CMOS有什么风险?微控制器等数字IC中的CMOS输入具有很高的阻抗。如果施加电压,它将无处可去。MOSFET的栅极仅通过极薄的绝缘层与FET的通道隔离。因此,如果您说的是4000V,并且触摸了微控制器的输入引脚,则电荷将找到最简单的出路,这可能是栅极的绝缘层。如果幸运的话,电荷不会损坏穿过它的绝缘层。但是也有可能损坏它,破坏MOSFET,可能使您的设备失效。

处理桌上的零件时可能会发生这种情况,但在成品中也可能发生这种情况。应当触摸按钮,并且通常会留有空隙,放电可以通过空隙进入PCB。您可以应用机械措施,例如通过使其成为迷宫来延长路径。而且,您可以使用快速ESD保护设备(例如瞬态抑制二极管或压敏电阻)来保护易受影响的走线。

您听到的ESD威胁是真实的。在使用ESD敏感设备时,至少应使用防静电垫和防静电腕带。


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有趣的是人们怎么说“我不遵循ESD预防措施,但您应该这样做”的效果。没关系……我们从不辜负自己的理想。我认为您的问题就像“我每晚应该睡七到八个小时吗?” 答案是“是的,充足的睡眠很重要……但有时不会发生”

ESD预防措施在您要制造产品且不想进行现场维修的制造环境中尤为重要。通常,不会立即发现ESD造成的损坏,但可能会导致产品在使用数月或数年后出现故障。

养成使用基本ESD预防措施的习惯是一件好事。话虽这么说,对于大多数基础工作,我对它不会非常严格。如果您偶尔拿起没有系上腕带的筹码,就不要觉得自己犯了罪。


我实际上是故意在有导电涂料的长凳上工作的。它正确地固定在地面上,并且在工作时我始终保持前臂或肘部接触它。
Kortuk 2010年

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不是我想我会炸任何东西。如果已经花了数周的时间才发现错误,如果我花了数周却最终发现某些东西被ESD污染了,我可能会认为这是一个错误,并且会丢失一个真正的错误。或实际上浪费了数周的ESD。
Kortuk 2010年

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如果您是一个业余爱好者,那么您实际上就不需要关心ESD保护。

如果要为实际项目构建原型,则应该关注ESD保护...但是实际上,除了定期触摸最近的方便接地金属片之外,您可能不会太在意。

如果要制造将出售给付费客户的生产设备,则必须考虑ESD保护。这意味着在没有地毯的区域,任何时候都需要绑带垫子。


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我的回答很简单。我很辛苦地学到了教训。

只需使用ESD保护。

腕带很讨厌,是的。至少要去买一块大而优质的ESD垫子,并将其放在您的桌子上。这样一来,您将双手放在桌子上之前就几乎不可能触摸任何东西。无论如何,我倾向于将手臂放在桌子上。

我的故事是,我认为一切都很好,直到冬天特别寒冷,有一天才穿错了毛衣。我搞砸了我所有的AVR程序员和许多自己的板,以便它们现在“有时”工作。这实际上是因为我的ESD垫质量不好。这花了我几个星期。它只是不值得。


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无论是在原型设计上还是在生产中,我们都从未遇到过ESD的任何问题,并且我们不使用任何腕带或其他东西。太太我们没有任何地毯,也不要穿羊毛或人造服装。因此,我们从未在工作中从您的身体上释放过静电。

我建议尽可能在源头上消除静电堆积(检查衣服,家具和湿度),然后再购买一些人为接地的设备以提供双重保护。


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大多数设备的静电释放水平都远低于您能感觉到的水平。关于这一点,我打开了一个带有静态指示灯的LED,它仍然可以工作。
Kortuk 2010年

我应该说董事会仍然有效,这只是其中一部分。
Kortuk 2010年

要损坏任何“正常”的物体,您必须造成相当大的电流。要通过标准的人体电阻对受保护的现代芯片进行此操作,您需要一个电压,因此我仍然认为,如果没有火花,则应该安全。在生产中,有时我们会从客户那里获得回报,但绝不可能将其中的任何原因归结为可能的ESD问题。对于一个问题的示例,您应该担心(尽管这个问题没有通过我们的问答):我们曾经对一个NAND门存在一些令人毛骨悚然的问题,这个NAND门留下了浮动输入。它使用一个供应商的芯片工作,但失败了。
jpc 2010年

简介:在原型制作中,除非您拥有全定制ASIC或价值超过50美元的芯片(转换为您自己的货币和财务限额),否则您不必担心ESD。我们发现没有皮带的常规预防措施就足够了。还有许多其他您应该担心的非常酷的失败选择!(例如误认为Vcc和GND ;-)
jpc 2010年

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旧线程,但对于任何人现在阅读。有人提到触摸散热器进行放电,这是一个非常普遍的误解!请原谅我的语法和术语,而不是母语。但是基本上,当不同电荷的物体接触时会发生损坏,电子的突然均衡会造成损坏。如果您自己接地,则可能处于接地状态,但是芯片本身可能会积累电荷,如果您接地并触摸它,则会产生大量电子。这就是为什么ESD绑带不仅是铜线,而且还具有高价值的电阻!!!因此,身体将逐渐而不是立即进行均衡。如此多的人认为,如果坚持接地的身体,它们是ESD安全的。错误!!

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