ESD静电测试仪原理 ESD抗扰度试验方法及相关要求

ESD静电测试仪功能组件

ESD静电测试仪是用于评估和量测物体对静电放电（ESD）的敏感性和防护性能的设备。它通常包括以下主要组件和功能：

静电放电发生器：产生符合特定标准的ESD放电脉冲，以模拟真实世界中的静电事件。

接地系统：提供可靠的地面接触，用于确保被测试物体与地面之间的连接良好。

人体模拟器：模拟人体静电放电行为，用于测试产品的耐受能力。人体模拟器通常具有各种放电模式和能级，例如符合标准的直接接触模式和间接接触模式。

探针和夹具：用于将被测试物体连接到测试仪器，确保准确地进行测试。

测试参数设置和显示：允许用户设置放电能量、时间和其他相关参数，并实时显示测试结果和数据。

数据记录和分析：能够记录和保存测试过程中的数据，并支持数据分析和报告生成。

ESD静电测试仪原理

ESD静电测试仪的原理主要涉及以下几个方面：

静电放电模拟：静电放电模拟是ESD测试仪的核心原理之一。它通过产生特定的电压和电流脉冲，模拟真实世界中的静电事件。这通常包括人体放电模式和设备放电模式。

电荷注入：在静电测试过程中，测试仪会通过专用的接触器或夹具将静电电荷注入到被测试物体上。这种注入可以模拟实际使用中可能发生的静电放电情况。

测试参数控制：测试仪可以允许用户设置放电能量、时间和其他相关参数，以符合特定的测试标准。这些参数可能涉及放电能级、放电时间、放电波形等。

测试结果测量和分析：ESD测试仪将记录和测量被测试物体上的静电放电现象，并根据预先设定的标准进行分析和判定。测试结果可能包括电压、电流、放电时间等。

数据处理和报告生成：测试仪通常还支持数据处理和报告生成功能，可以保存测试数据、生成统计报表，并提供对测试结果的分析和解释。

总体而言，ESD静电测试仪通过模拟真实的静电放电事件，将静电电荷注入被测试物体，并测量和分析其放电现象，以评估物体的防护性能和敏感性。这些测试结果可以帮助制造商和设计者改进产品和设备的静电控制措施，从而提高其可靠性和抗干扰能力。

对不同使用环境、不同用途、不同ESD敏感度的电子产品标准对静电放电抗扰度试验的要求是不同的，但这些标准关于 ESD抗扰度试验大多都直接或间接引用 GB/T17626.2-1998（IEC 61000-4-2:1995）：《电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验》这一国家电磁兼容基础标准，并按其中的试验方法进行试验。下面就简要介绍一下该标准的内容、试验方法及相关要求。

试验对象：

该标准所涉及的是处于静电放电环境中和安装条件下的装置、系统、子系统和外部设备。

试验内容：

静电放电的起因有多种，但该标准主要描述在低湿度情况下，通过摩擦等因素，使操作者积累了静电。电子和电气设备遭受直接来自操作者的静电放电和对临近物体的静电放电时的抗扰度要求和试验方法。

试验目的：

试验单个设备或系统的抗静电干扰的能力。它模拟：（1）操作人员或物体在接触设备时的放电。（2）人或物体对邻近物体的放电。

ESD的模拟：

下图分别给出了ESD发生器的基本线路和放电电流的波形。放电线路中的储能电容CS代表人体电容，现公认 150pF比较合适。放电电阻 Rd为330Ω，用以代表手握钥匙或其他金属工具的人体电阻。现已证明，用这种放电状态来体现人体放电的模型是足够严酷的。

ESD试验方法

该标准规定的试验方法有两种：接触放电法和空气放电法。

接触放电法：试验发生器的电极保持与受试设备的接触并由发生器内的放电开关激励放电的一种试验方法。

空气放电法：将试验发生器的充电电极靠近受试设备并由火花对受试设备激励放电的一种试验方法。

接触放电是优先选择的试验方法，空气放电则用在不能使用接触放电的场合中。

ESD试验等级及其选择：

试验电平以最切合实际的安装环境和条件来选择，下表中提供了一个指导原则。表1 同时也给出了静电放电试验等级的优先选择范围，试验应满足该表所列的较低等级。

ESD试验环境

对空气放电该标准规定了环境条件：

环境温度： 15℃~35℃、相对湿度： 30%~60%RH、大气压力： 86kPa~106kPa

对接触放电该标准未规定特定的环境条件。

试验布置

标准对试验布置也做出了详细的规定，图 13 所示为台式设备的试验布置示意图。

ESD试验实施

实施部位： 直接放电施加于操作人员在正常使用受试设备时可能接触到的点或面上； 间接放电施加于水平耦合板和垂直耦合板。直接放电模拟了操作人员对受试设备直接接触时发生的静电放电情况。间接放电则是对水平耦合板和垂直耦合板进行放电， 模拟了操作人员对放置于或安装在受试设备附近的物体放电时的情况。

直接放电时，接触放电为首选形式；只有在不能用接触放电的地方（如表面涂有绝缘层，计算机键盘缝隙等情况）才改用气隙（空气）放电。

间接放电：选用接触放电方式。试验电压要由低到高逐渐增加到规定值。不同的产品或产品族标准对试验的实施可能根据产品的特点有特定的规定。

台式设备静电放电布置示意图

试验结果

若静电放电测试通不过，可能产生如下后果：

（ 1）直接通过能量交换引起半导体器件的损坏。

（ 2）放电所引起的电场与磁场变化，造成设备的误动作。

编辑：黄飞