每到冬天，不管是认识的还是不认识的、会动的还是不会动的，大家都特别的“来电”。估计很多人都有深刻的体会，握个手，“啪！”……，开个门，“啪！”……，拿个芯片，完了……。今天，小编来介绍一下在冬天这个本该抱团取暖的季节，使得大家都不敢靠得太近，每个动作都要小心翼翼的元凶——“静电”。

静电模型

大家都在说静电，都知道人被静电打一下很痛，芯片被静电打一下更痛。然而并不是所有的静电都一样，下面小编逐一介绍一下三种不同的静电模型。

人体模型（HBM）

人体模型是最早被发现的静电模型，也是最为广泛为人知道的静电模型。早在20世纪60年代，就已经提出了人体模型。人体模型描述的是一个站立的充电的人接近集成电路时的放电过程。当人体积聚的电荷足以将人和人之间、人和芯片之间的空气击穿时，人体上的电荷就通过芯片或者人体对地面进行放电。人体模型的等效电路如图1。

图1. 人体模型等效电路

机器模型（MM）

人体模型被发现不久之后，随着自动化操作机械的广泛使用，人们发现有些时候静电长得跟人体模型有点不一样，由此机器模型也跟着被发现了。机器模型描述的是一个带电的物体（包括设备、工具等）在接触芯片时对芯片进行放电的过程。机器模型的等效电路如图2。

图2. 机器模型等效电路

带电器件模型（CDM）

人体模型和机器模型都是人或者其他带电物体对器件放电，带电器件模型则有点不同。带电器件模型是器件自身带电，自己放电。带电器件模型描述的是器件自身带电（也就是说，电荷最初储存在器件内的），当这个器件的一个引脚接触接地物体，它就会自行放电。带电器件模型的等效电路见图3。

图3. 带电器件模型等效电路

三种模型所描的过程不同，因此其特点和对器件的影响也都不一样。CMD模式虽然脉冲持续时间最短，但是电流变化最为剧烈，对器件的破坏力最大。HBM模式的持续时间最长，但是电流峰值最小。MM模式则介乎于二者之间，以一种类似正弦波的形式表现。

图4. 3中模型放电电流波形对比

    静电对电子产品的损害

    电子产品在生产、运输以及使用过程中，容易与带电体（包括人体、设备或物体等）接触。带电体与电子产品接触时，带电体会通过电子产品进行放电，从而对电子产品中的电子元器件造成损伤。尤其是对CMOS集成电路、MOS管、TVS管等元器件带来严重的危害，如漏电流增加、功能失效、功能退化等问题。

    电路防护设计

    为了防止静电对器件造成损伤，我们通常会在电子产品的对外接口处设计静电防护电路。静电防护电路的设计大体上有两种思路：“堵”和“疏”。

“堵”就是“阻止”静电进入后端被保护的器件，通常是通过在电路上串联电阻或者磁珠来限制ESD放电电流。电路上增加串联电阻或磁珠后，静电放电回路上的总阻抗增大，从而限制静电放电电流，达到静电防护的效果。

图5. 堵截ESD放电电流

“疏”

“疏”就是在被保护器件前搭建放电通道，使静电通过通道释放。“疏”的方式有很多种，常见的有并联放电器件（如齐纳管、压敏电阻等）、增加滤波网络等方式。当发生静电放电时，放电器件开启导通形成放电通道，使静电能量通过放电器件流入地线，避免静电对后端被保护器件造成损坏，达到静电防护的效果。

图6. 疏导ESD放电电流

静电无时无刻都存在于我们的生活中，影响着我们的电子产品。知彼知己方能百战不殆，只有全面了解静电的特性，才能更好地设计保护电路，为我们的电子产品做好防护。