ESD是ElectroStaticDischarge的缩写，中文意思是静电放电：两个不同电位的物体之间由于直接接触或静电场感应而产生的电荷转移(转移)。可见，静电和静电放电(ESD)是完全不同的物理概念或物理过程。一个是& quot静态& quot另一个是& quot动态& quot。随着静电放电，往往有电的转移，电流的产生和电磁场的辐射。

一、何为静电

1.静电是一种电能，留在物体表面。

静电是局部范围内正负电荷不平衡的结果；

静电是由电子或离子转移形成的。

2.静电现象是电荷产生和消失过程中产生的电现象的总称。

二、静电放电三要素

问：一定积累的静电荷。

M:放电途径，如金属接触、接地或低电阻放电途径。

D:静电敏感器件。

三、静电产生原理

外力包含各种能量，如动能、势能、热能、化学能、电磁能等。

一个原子由于缺少电子数而带正电，称为阳离子。

b原子通过增加电子数带负电，称为阴离子。

四、静电在电子工业中的危害

2.静电放电损坏元器件，使其无法正常工作：当放电电流过大时(瞬时大电流可达几十A)，会产生过高的热能，使元器件击穿。

三种击穿现象：

热击穿：P-N破坏；

电介质击穿：氧化层的破坏；

金属汽化：金属丝汽化打开。

3.静电放电辐射的电磁场幅度大(可达几百V/m)，频谱很宽(从几十兆到几千兆)，对电子产品造成干扰甚至损坏。

五、ESD测试标准

常用的消费测试使用接触4KV和空气8KV，一些高标准的行业，比如车辆，会使用8KV和空气15KV。

六、电路级ESD防护标准

常用的放电器件有TVS、齐纳二极管、压敏电阻、气体放电管等。

齐纳二极管：齐纳二极管的反向击穿特性可用于保护ESD敏感器件。然而，齐纳二极管通常具有几十pF的电容，对于高速信号(例如500MHz)会造成信号失真。齐纳二极管对电源上的浪涌也有很好的吸收作用。

TVS(瞬态电压抑制器):TVS是一种固态二极管，专门用于防止ESD瞬态电压损坏敏感的半导体器件。与传统的齐纳二极管相比，TVS二极管的pn结面积更大。这种结构上的改进使得TVS具有更强的高压耐受能力，同时降低了电压截止率，因此对保护手持设备低压电路的安全有更好的效果。

TVS二极管的瞬态功率和瞬态电流性能与结面积成正比。二极管的结具有大的横截面积，可以处理由闪电和ESD引起的高瞬态电流。电视也会有结电容，一般是0.3 pF到几十pF。TVS有单极性和双极性，使用时要小心。

变阻器：变阻器还能有效抑制瞬间高压冲击。这类器件具有非线性的电压-电流关系(阻抗性能)，截止电压可达初始截止电压的2 ~ 3倍。该特性适用于对电压不敏感的电路和器件的静电或浪涌保护，如电源电路和按键输入端子。压敏电阻价格比TVS低很多，但保护效果不如TVS，压敏电阻有老化寿命。

2.串联阻抗

一般可以通过串联电阻或磁珠来限制ESD放电电流，达到防静电的目的。如测试中所示

对于低频信号，如GPIO输入、ADC、音频输入，1k 1000PF电容可用于静电防护，成本可忽略不计，性能与压敏电阻相当。如果使用1K 50PF的压敏电阻(下面介绍的复合保护措施)，效果会更好。经验证明，这种保护效果有时会超过电视。

对于射频天线的微波信号，如果采用TVS管、压敏器件等容性器件进行静电防护，会使射频信号衰减，因此要求TVS的电容很低，增加了ESD措施的成本。对于微波信号，可以并联一个几十nH的电感接地，为静电提供放电通道，对微波信号影响不大。对于900MHZ和1800MHz的手机，经常使用22nH的电感。这样可以吸收静电主能谱上的大量能量。

3.增加滤波网络

在资金允许的情况下，选择多层板也是防止ESD的有效手段。在多层板中，由于有一个完整的接地层靠近布线，ESD可以更快地耦合到低阻抗层，从而保护关键信号的功能。

4.多层板进行ESD防护

这种方法通常是在电路板周围画出不加组焊层的走线。在条件允许的情况下将该走线连接至外壳，同时要注意该走线不能构成一个封闭的环，以免形成环形天线而引入更大的麻烦。

总之ESD虽然可怕，甚至会带来严重后果，但是，只要保护好电路上电源和信号线，那么就能有效的防止ESD的电流流入PCB中。以上内容供大家参考，希望能给您带来帮助。

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