静电放电一般用ESD表示,它会导致电子设备严重的损坏或操作失常。半导体专家以及设备的用户都在想办法抑制ESD,ESD能量的传播有两种方式:放电电流通过导体传播或激励一定频谱宽度的脉冲能量在空间传播。(
静电放电发生器测试产品的静电放电)
当两个物体接触时,其中一个趋于从另一个吸引电子,因而二者会形成不同的充电电位。物体通过摩擦或感应积累电量。摩擦起电是一个机械过程,依靠相对表面移动传送电量。传送的电量取决于接触的次数、表面粗糙度、湿度、接触压力、摩擦物质的摩擦特性以及相对运动速度。一个人或一辆车所能带的电量的电压值很大程度上由它们的电容决定。
静电放电在一个对地短接的物体暴露在静电场中时发生。两个物体之间的电位差将引起放电电流,传送足够的电量以抵消电位差。这个高速电量的传送过程即为ESD。在这个过程中,将产生潜在的破坏电压、电流以及电磁场。
与ESD相关的EMI能量上线频率可以超过1GHz,取决于电平、相对湿度、靠近速度和放电物体的形状。在这个频率上,典型的设备电缆甚至印制板上的走线会变成非常有效的接收天线。因而,对于典型的模拟或数字电子设备,ESD倾向于感应出高电平的噪声。
在ESD中,波源附近的电磁场常显示出以下的趋势:当电压相对来说比较低时,脉冲窄并且上升沿陡,随着电压值增加时,脉冲变成具有长得拖尾的衰减振荡波。
ESD场的研究采用解析分析的方法,它是基于一个简单的电偶极子模型。电火花模型简化为短的、与时间相关的线性元,位于无限大的接地平板上。辐射场是由两个因素决定的:瞬态电流的值以及它的上升时间。其中一个因素可能比另一个更显著,这取决于观测点的位置是在ESD火花的近场区还是在远场区。
电场倾向于激励高阻天线和电压敏感性电路,因而可以通过使某些潜在天线的阻抗变小而使这种激励减小。但这样可能增强磁场骚扰,因此磁场比电场更容易穿透低阻抗屏蔽。磁场容易激发孔洞和缝隙泄露,最容易被低阻天线特别是电路回路接收,因而避免使用回路是一条好的设计导则。但因为回路很难识别,不使用回路难以实现。
解析分析显示ESD近场是磁场,磁场直接依赖于ESD电流。有此可以预测最大的场强与最大的电流电平有关。磁场的远场与电场一样,依赖于对时间的导数。因而,具有低电平,高速上升沿的ESD放电火花将对周围的设备产生最大的骚扰。