原標題：科普來了，一篇看懂ESD（靜電保護）原理和設計！

ESD（Electrostatic Discharge，靜電放電）保護是防止電子元件或設備在靜電場的作用下損壞的一種重要措施。以下是關于ESD保護原理及設計的詳細科普：

一、ESD保護原理

1. 靜電放電現象

靜電放電是指由于電荷的不平衡而引起的突發放電現象。這種放電現象通常發生在兩個不同電位的物體之間，特別是在干燥環境中，物體之間的摩擦容易導致電荷的積累，進而引發ESD。

2. ESD對電子設備的危害

在現代電子設備制造和使用過程中，ESD會對電子元件和芯片造成嚴重的損害。當靜電電荷積累到一定程度后，會發生放電現象，產生的瞬時高電壓和高電流會破壞電子元件的內部結構，導致設備損壞或性能下降。

3. ESD保護原理

ESD保護的基本原理是通過采取一系列防護措施來防止ESD的發生和傳播。這些防護措施包括：

• 防止靜電的產生：通過減少物體之間的摩擦來降低靜電的產生。例如，在工作環境中使用防靜電地板和防靜電工作服。

• 接地：將設備和人員接地，將靜電釋放到地面，從而防止靜電的積累和放電。在電子設備制造過程中，可以使用地線將設備接地；在工作環境中，可以使用防靜電地板和接地腕帶將人員接地。

• 屏蔽：將電子設備或元件包裹在導電材料中，以防止外部靜電的干擾。這可以通過使用金屬外殼或金屬箔來實現。

• 使用ESD保護器件：如ESD靜電保護二極管等，這些器件可以在電路出現異常并達到擊穿電壓時，迅速從高阻狀態轉變為低阻狀態，將電壓穩定在安全值內，從而保護電路。

二、ESD保護設計

在進行ESD保護設計時，通常需要考慮以下幾個方面：

1. 防止外部電荷流入電路板

• 使用雪崩二極管：在關鍵信號線并聯雪崩二極管到地，利用其快速響應和穩定鉗位能力消耗高電壓。

• 使用高壓電容：在I/O連接器或關鍵信號位置放置耐壓至少為1.5KV的陶瓷電容，并盡量縮短連接線長度以減小感抗。

2. 防止外部磁場對電路板產生損壞

• 采用鐵氧磁珠：鐵氧磁珠能很好地衰減ESD電流并抑制輻射。

• 采用LC濾波器：LC濾波器可以減小高頻靜電進入電路，同時抑制高頻ESD并分流高頻能量到地。

3. 電路板設計

• 選擇多層板：多層板中完整的地平面靠近走線，有利于ESD快速耦合到低阻抗平面上。

• 電路板外圍留保護帶：在電路板周圍畫出不加組焊層的走線，并將其連接至外殼（若條件允許）。

4. 設備和材料的選擇

• 選擇抗靜電的塑料材料和導電性能良好的電子元件，以減少ESD的發生和傳播。

5. 靜電保護區域

• 設立靜電保護區域，對人員進行ESD防護知識和技能的培訓，并穿戴防靜電工作服和使用防靜電工具和設備。

綜上所述，ESD保護對于電子設備的可靠性和穩定性至關重要。通過采取合適的防護措施和設計方法，可以有效地防止ESD對電子設備的損害。