Nastanak ESD-a i opasnosti
Elektrostatičko pražnjenje (ESD) nastaje kada se dva objekta sudare ili razdvoje. ESD je kretanje statičkog naboja s jednog objekta na drugi između dva objekta s različitim potencijalima, slično malom udaru groma. Veličina i trajanje pražnjenja ovise o različitim čimbenicima, uključujući vrstu objekta i okolinu. Kada ESD ima dovoljno visoku energiju, može oštetiti poluvodičke uređaje. ESD se može dogoditi u bilo kojem trenutku, primjerice prilikom uključivanja ili isključivanja kabela, kada osoba dodirne I/O priključak uređaja, kada nabijeni objekt dodirne poluvodički uređaj, kada poluvodički uređaj dodirne uzemljenje ili kada se generiraju elektrostatička polja i elektromagnetske smetnje, što rezultira dovoljno visokim naponima koji pokreću ESD.
ESD se općenito može kategorizirati u tri vrste: ESD uzrokovan raznim strojevima, ESD uzrokovan pomicanjem namještaja ili opreme i ESD uzrokovan ljudskim kontaktom ili pomicanjem opreme. Sve tri vrste ESD-a kritične su za proizvodnju poluvodičkih uređaja i elektroničkih proizvoda. Elektronički proizvodi su najosjetljiviji na oštećenja od treće vrste ESD-a tijekom uporabe, s prijenosnim elektroničkim proizvodima koji su posebno osjetljivi na ESD uzrokovan ljudskim kontaktom. ESD obično oštećuje povezane uređaje sučelja. Alternativno, uređaji podvrgnuti ESD-u možda se neće odmah pokvariti, ali doživjeti degradaciju performansi, što dovodi do preranog kvara proizvoda. Kada je integrirani krug (IC) izložen ESD-u, otpor strujnog kruga pražnjenja obično je vrlo nizak i ne može ograničiti struju pražnjenja. Na primjer, kada je statički{6}}nabijeni kabel priključen u sučelje strujnog kruga, otpor strujnog kruga za pražnjenje je gotovo jednak nuli, što rezultira trenutnim skokom struje pražnjenja do desetaka ampera. Ova trenutna velika struja koja teče u odgovarajuće pinove IC-a može ozbiljno oštetiti IC; lokalizirana toplina može čak otopiti silikonsku matricu.
Oštećenje IC-ova od ESD-a općenito također uključuje izgaranje unutarnjih metalnih spojeva, oštećenje pasivacijskog sloja i izgaranje ćelija tranzistora. ESD također može izazvati-zaključavanje IC-a. Ovaj učinak je sličan onom unutar CMOS uređaja, gdje se aktiviraju strukturne jedinice tiristora. Visoki napon može aktivirati ove strukture, stvarajući veliki strujni put, obično od VCC do uzemljenja. Struja-pokretanja uređaja serijskog sučelja može iznositi čak 1 amper. Pokretna-struja ostat će dok se uređaj-ne isključi. Međutim, do tada je IC obično već pregorio zbog pregrijavanja. Nakon ESD udara mogu se pojaviti dva problema koja nije lako otkriti. Ove probleme obično ne otkrivaju opći korisnici i IEC organizacije za testiranje koristeći tradicionalne povratne petlje i metode umetanja.