ESD分析Part(1)
--靜電的產(chǎn)生
分子：保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的一種微粒；
原子：化學(xué)變化中的濟(jì)小微粒，原子中心的原子核有質(zhì)子和中子，環(huán)繞原子核運(yùn)轉(zhuǎn)的是電子；
電子：具有濟(jì)小電量的質(zhì)量濟(jì)小的粒子(現(xiàn)在有分?jǐn)?shù)電量之說)；
離子：以帶正電(正離子)或負(fù)電(負(fù)離子)的原子或分子形態(tài)存在。
單晶體：按照一定規(guī)則的原子序列構(gòu)成的晶體；
多晶體：小的單晶體的集合；
晶體：由反映晶體特征的基本單元在三維空間堆積而成的。把基本單元叫做晶胞；
靜電是一種靜止的電荷，是電子不均勻分布的結(jié)果，主要是摩擦產(chǎn)生，其他像電場(chǎng)誘發(fā)，直接充電等。
摩擦電荷的極性與強(qiáng)度是由摩擦電序列決定：
濕度愈高，靜電愈低。55%濕度的靜電產(chǎn)生量約為10%濕度的5-20%。
ESD靜電釋放，電荷在不同電位物體間轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。一般我們可以感知的ESD都在3000V以上。
各種元件的靜電敏感度：
元件類型 靜電敏感度(伏特);
VMOS 30 - 1,200
Mosfet， GaAsfet， EPROM 100 - 300
JFET 150 - 7,000
OP-AMP 190 - 2,500
Schottky Diodes 300 - 2,500
Film Resistors 300 - 3,000
Schottky TTL 1,000 - 2,500
2000-4000V人體有所感知。5000V以上有火花產(chǎn)生。
電荷的起源與物體帶電
一切電的現(xiàn)象都起源于電荷的存在與運(yùn)動(dòng)。自然界中只存在兩種電荷，即正電荷與負(fù)電荷。電
荷的單位是C，稱為庫(kù)侖。使物體帶電，叫做起電。任何物體都有可能帶電。要使物體帶電，
可利用摩擦起電、接觸起電、靜電感應(yīng)等方法。物體帶電實(shí)際上是獲得或失去電子的結(jié)果，這
意味著電荷不能離開電子、質(zhì)子而存在。電荷是電子、質(zhì)子等微觀粒子所具有的一種屬性。
電荷守恒定律：由摩擦起電和其他起電過程的大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)表明，一切起電過程其實(shí)都是使物
體上正、負(fù)電荷分離或轉(zhuǎn)移的過程，在這種過程中，電荷既不能消滅，也不能創(chuàng)生，只能使原
有的電荷重新分布。由此就可以總結(jié)出電荷守恒定律：一個(gè)孤立系統(tǒng)的總電荷(即系統(tǒng)中所有
正、負(fù)電荷之代數(shù)和)在任何物理過程中始終保持不變。所謂孤立系統(tǒng)，就是指它與外界沒有電
荷的交換。電荷守恒定律也是自然界中一條基本的守恒定律，在宏觀和微觀領(lǐng)域中普遍適用。
電荷的量子性：實(shí)驗(yàn)表明，電子是自然界具有濟(jì)小電荷的帶電粒子。任一帶電體的電荷都是電
子電荷e的整數(shù)倍，這就是說，e是電荷的一個(gè)基本單元。當(dāng)帶電體的電荷發(fā)生改變時(shí)，它只
能按e的整數(shù)倍改變，不能作連續(xù)的任意改變。這種電荷只能一份一份地取分立的、不連續(xù)的
數(shù)值的性質(zhì)，叫做電荷的量子化。電荷的量子就是e。不過，常見的宏觀帶電體 所帶的電荷遠(yuǎn)
大于電子的電荷，在一般靈敏度的電學(xué)測(cè)試儀器中，電荷的量子性是顯示不出來的。因此在分
析帶電情況時(shí)，可以認(rèn)為電荷是連續(xù)變化的。這正象人們看到江河中滔滔流水時(shí)，認(rèn)為它是連
續(xù)的，而并不感覺到水是由一個(gè)個(gè)分子、原子等微觀粒子組成的一樣。
實(shí)驗(yàn)表明，絲綢摩擦玻璃棒，使玻璃棒帶上正電，而毛皮摩擦橡膠棒時(shí)，使橡膠棒帶上負(fù)電。
并且絕緣體更容易帶電。所以也應(yīng)該了解金屬、半導(dǎo)體和絕緣體之間的關(guān)系。還有一個(gè)問題就
是晶體結(jié)構(gòu)與導(dǎo)體之間的關(guān)系(暫時(shí)還沒有找到相關(guān)資料，希望有誰能解釋一下，晶體結(jié)構(gòu)與超
導(dǎo)的關(guān)系)。
物質(zhì)的導(dǎo)電性可以通過各自的能帶加以說明。即有能級(jí)都被電子填滿的滿帶，又有完全不存在
電子的導(dǎo)帶。當(dāng)外加電場(chǎng)時(shí)，電子為了能夠無能運(yùn)動(dòng)，就必須伴有電子能量的增加。但是，滿
帶中的電子即使在外加電場(chǎng)下也不能移動(dòng)，因此不能形成電流(因?yàn)槿羰闺娮幽芰孔兓?，能?jí)上
必須存在空穴)。另一方面，空的導(dǎo)帶內(nèi)又沒有輸送電流的電子，因此不可能形成電流。由此，
只具有滿帶和空的導(dǎo)帶的固體(晶體)成為絕緣體。
絕緣體中原子間的結(jié)合力很強(qiáng)，需要很大的能量才能打破這些鍵。因此，不存在輸送電流的自
由電子，顯示絕緣性。絕緣體的能帶圖顯示，與原子結(jié)合的電子填滿了價(jià)帶，禁帶的寬度(能帶
隙)很在(通常在3.5eV以上即可認(rèn)為是絕緣體)，導(dǎo)帶內(nèi)沒有自由電子。半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)，基
本上也是由充滿電子的價(jià)帶和空的導(dǎo)帶構(gòu)成的。就是說，半導(dǎo)體與絕緣體具有同樣的能帶結(jié)
構(gòu)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，帶隙的大小通常在0范圍內(nèi)。
半導(dǎo)體的特點(diǎn)是原子間的結(jié)合力比較弱，因此原子振動(dòng)產(chǎn)生的熱能就會(huì)使結(jié)合鍵破裂。其結(jié)果
參與共價(jià)結(jié)合的電子脫離原子的束縛，在晶體中自由移動(dòng)。這樣，電子躍遷至導(dǎo)帶并在價(jià)帶留
下空穴。電子和空穴共同參與導(dǎo)電過程。
導(dǎo)體的帶能結(jié)構(gòu)，通常是導(dǎo)帶或者被部分填充，或者是與價(jià)帶互相重疊成為一個(gè)能帶(也叫導(dǎo)
帶，這時(shí)禁帶消失)。當(dāng)外加電場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)帶中的電子加速，獲得動(dòng)能，使電子能量增加。電子通
過在電場(chǎng)中移動(dòng)參與了導(dǎo)電(可以想像在的能級(jí)變成空位)。因此，我們把導(dǎo)帶中的電子叫做自
由電子或?qū)щ娮印?/span>
