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影响ESD测试重复性的分析

更新时间:2019-03-01      点击次数:1675

依据标准IEC 61000-4-2/GBT17626.2的定义,静电放电就是具有不同静电电位的物体相互靠近或直接接触引起的电荷转移。
当人体穿着绝缘材料的织物并且对地绝缘时,在地面上运动时可能积累一定数量的电荷。当人体接触到与地相连的设备时就会产生静电放电。
静电放电试验主要检查人或物体在接触设备时所引起的放电(直接放电),以及人或物体对设备邻近物体的放电(间接放电)时对设备工作造成的影响。静电放电时可以在0.5~20ns的时间内产生1~50A的放电电流。虽然电流很大但因持续时间很短,故能量很小。所以一般静电放电不会对人产生伤害,但对集成电路芯片等电子产品可能产生破坏性的危害。
 
1)试验环境条件
i.气候环境: 环境温度15°C ~30 °C
相对湿度30%~60%
大气压力86kPa ~ 106kPa
ii.电磁环境: 不影响试验结果的环境
2)试验布置

虽然静电放电试验非常容易, 但它是所有EMC测试项目中重复性低的测试项目之一。在做静电放电测试时,经常会碰到这种情况:同一个被测品在A实验室通过了,但是在B实验室却通不过,导致此种情况的原因,可以总结分析出以下几种可能:
①  由于测试设备的不同,导致测试结果的不同
②  由于测试环境的不同,导致测试结果的不同
③  由于测试人员的不同,导致测试结果的不同
针对以上的原因,具体分析如下:
1、由于测试设备的不同,导致测试结果的不同
依据标准IEC 61000-4-2:2008,静电放电模拟器的要求:

静电放电电流波形的规定,主要的四个关键指标为:峰值电流Ip;上升时间Tr;30ns时的电流值I30;60ns时的电流值I60。从上表中可以看出这四个指标的容许偏差都较大,峰值电流Ip为±15%,上升时间Tr为±25%,30ns时的电流值I30为±30%,60ns时的电流值I60为±30% 。

静电放电测试结果的差异,直接的原因就是由于在输出波形的差异,波形的振铃直接影响到了测试结果,波形变化比较大的情况下,由于每个放电周期中频率变化不同,不能做重复测试的可能性比较大,所以追求波形的质量才是解决问题的关键,选择一款好的静电测试设备至关重要。目前市场上的静电测试设备的生产厂家不少于10家,但是从业内的认可度和*,日本NOISEKEN生产的ESS-L1611A(16.5kV)和ESS-S3011A(30kV)是有说服力的。

2、由于测试环境的不同,导致测试结果的不同
对静电测试重复性影响大的环境因素就是湿度,空气湿度的变化对放电参数的影响

有研究表明,实验室条件下的气体压强受环境湿度的影响显著,而气体压强又将作用于电子漂移速度,因而环境湿度越大,压强越大,放电电流也会随之增大。
      所以空气湿度对静电放电测试有着很大的影响。
3、由于测试人员的不同,导致测试结果的不同
不同的测试人员在进行静电放电测试时,肯定也是会有一些差异的,但是测试依据的标准都是一样的(IEC 61000-4-2),标准中对测试方法都进行的详细的说明,所以在不同的测试人员身上产生的差异很有限,在这不做主要原因分析。
 
综合以上分析,影响ESD测试的主要因素是测试设备及测试环境(主要是湿度),所以为了得到更可靠的测试结果,建议选择市场认可度高的品牌设备(如日本NOISEKEN),同时要严格控制测试环境,应在一个相对密封的环境,这样才能有效的控制空气湿度。

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