ESD靜電測試儀功能組件

ESD靜電測試儀是用于評估和量測物體對靜電放電（ESD）的敏感性和防護性能的設備。它通常包括以下主要組件和功能：

靜電放電發生器：產生符合特定標準的ESD放電脈沖，以模擬真實世界中的靜電事件。

接地系統：提供可靠的地面接觸，用于確保被測試物體與地面之間的連接良好。

人體模擬器：模擬人體靜電放電行為，用于測試產品的耐受能力。人體模擬器通常具有各種放電模式和能級，例如符合標準的直接接觸模式和間接接觸模式。

探針和夾具：用于將被測試物體連接到測試儀器，確保準確地進行測試。

測試參數設置和顯示：允許用戶設置放電能量、時間和其他相關參數，并實時顯示測試結果和數據。

數據記錄和分析：能夠記錄和保存測試過程中的數據，并支持數據分析和報告生成。

ESD靜電測試儀原理

ESD靜電測試儀的原理主要涉及以下幾個方面：

靜電放電模擬：靜電放電模擬是ESD測試儀的核心原理之一。它通過產生特定的電壓和電流脈沖，模擬真實世界中的靜電事件。這通常包括人體放電模式和設備放電模式。

電荷注入：在靜電測試過程中，測試儀會通過專用的接觸器或夾具將靜電電荷注入到被測試物體上。這種注入可以模擬實際使用中可能發生的靜電放電情況。

測試參數控制：測試儀可以允許用戶設置放電能量、時間和其他相關參數，以符合特定的測試標準。這些參數可能涉及放電能級、放電時間、放電波形等。

測試結果測量和分析：ESD測試儀將記錄和測量被測試物體上的靜電放電現象，并根據預先設定的標準進行分析和判定。測試結果可能包括電壓、電流、放電時間等。

數據處理和報告生成：測試儀通常還支持數據處理和報告生成功能，可以保存測試數據、生成統計報表，并提供對測試結果的分析和解釋。

總體而言，ESD靜電測試儀通過模擬真實的靜電放電事件，將靜電電荷注入被測試物體，并測量和分析其放電現象，以評估物體的防護性能和敏感性。這些測試結果可以幫助制造商和設計者改進產品和設備的靜電控制措施，從而提高其可靠性和抗干擾能力。

對不同使用環境、不同用途、不同ESD敏感度的電子產品標準對靜電放電抗擾度試驗的要求是不同的，但這些標準關于 ESD抗擾度試驗大多都直接或間接引用 GB/T17626.2-1998（IEC 61000-4-2:1995）：《電磁兼容 試驗和測量技術 靜電放電抗擾度試驗》這一國家電磁兼容基礎標準，并按其中的試驗方法進行試驗。下面就簡要介紹一下該標準的內容、試驗方法及相關要求。

試驗對象：

該標準所涉及的是處于靜電放電環境中和安裝條件下的裝置、系統、子系統和外部設備。

試驗內容：

靜電放電的起因有多種，但該標準主要描述在低濕度情況下，通過摩擦等因素，使操作者積累了靜電。電子和電氣設備遭受直接來自操作者的靜電放電和對臨近物體的靜電放電時的抗擾度要求和試驗方法。

試驗目的：

試驗單個設備或系統的抗靜電干擾的能力。它模擬：（1）操作人員或物體在接觸設備時的放電。（2）人或物體對鄰近物體的放電。

ESD的模擬：

下圖分別給出了ESD發生器的基本線路和放電電流的波形。放電線路中的儲能電容CS代表人體電容，現公認 150pF比較合適。放電電阻 Rd為330Ω，用以代表手握鑰匙或其他金屬工具的人體電阻。現已證明，用這種放電狀態來體現人體放電的模型是足夠嚴酷的。

ESD試驗方法

該標準規定的試驗方法有兩種：接觸放電法和空氣放電法。

接觸放電法：試驗發生器的電極保持與受試設備的接觸并由發生器內的放電開關激勵放電的一種試驗方法。

空氣放電法：將試驗發生器的充電電極靠近受試設備并由火花對受試設備激勵放電的一種試驗方法。

接觸放電是優先選擇的試驗方法，空氣放電則用在不能使用接觸放電的場合中。

ESD試驗等級及其選擇：

試驗電平以最切合實際的安裝環境和條件來選擇，下表中提供了一個指導原則。表1 同時也給出了靜電放電試驗等級的優先選擇范圍，試驗應滿足該表所列的較低等級。

ESD試驗環境

對空氣放電該標準規定了環境條件：

環境溫度： 15℃~35℃、相對濕度： 30%~60%RH、大氣壓力： 86kPa~106kPa

對接觸放電該標準未規定特定的環境條件。

試驗布置

標準對試驗布置也做出了詳細的規定，圖 13 所示為臺式設備的試驗布置示意圖。

ESD試驗實施

實施部位： 直接放電施加于操作人員在正常使用受試設備時可能接觸到的點或面上； 間接放電施加于水平耦合板和垂直耦合板。直接放電模擬了操作人員對受試設備直接接觸時發生的靜電放電情況。間接放電則是對水平耦合板和垂直耦合板進行放電， 模擬了操作人員對放置于或安裝在受試設備附近的物體放電時的情況。

直接放電時，接觸放電為首選形式；只有在不能用接觸放電的地方（如表面涂有絕緣層，計算機鍵盤縫隙等情況）才改用氣隙（空氣）放電。

間接放電：選用接觸放電方式。試驗電壓要由低到高逐漸增加到規定值。不同的產品或產品族標準對試驗的實施可能根據產品的特點有特定的規定。

臺式設備靜電放電布置示意圖

試驗結果

若靜電放電測試通不過，可能產生如下后果：

（ 1）直接通過能量交換引起半導體器件的損壞。

（ 2）放電所引起的電場與磁場變化，造成設備的誤動作。

編輯：黃飛