Δημιουργία ESD και κίνδυνοι
Η ηλεκτροστατική εκκένωση (ESD) συμβαίνει όταν δύο αντικείμενα συγκρούονται ή χωρίζονται. Το ESD είναι η κίνηση του στατικού φορτίου από το ένα αντικείμενο στο άλλο μεταξύ δύο αντικειμένων με διαφορετικά δυναμικά, παρόμοια με ένα μικρό κεραυνό. Το μέγεθος και η διάρκεια της εκφόρτισης εξαρτώνται από διάφορους παράγοντες, συμπεριλαμβανομένου του τύπου του αντικειμένου και του περιβάλλοντος περιβάλλοντος. Όταν το ESD έχει αρκετά υψηλή ενέργεια, μπορεί να βλάψει συσκευές ημιαγωγών. Η ESD μπορεί να συμβεί ανά πάσα στιγμή, όπως όταν συνδέετε ή αποσυνδέετε καλώδια, όταν ένα άτομο αγγίζει τη θύρα I/O μιας συσκευής, όταν ένα φορτισμένο αντικείμενο αγγίζει μια συσκευή ημιαγωγών, όταν η συσκευή ημιαγωγών αγγίζει το έδαφος ή όταν δημιουργούνται ηλεκτροστατικά πεδία και ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές, με αποτέλεσμα επαρκώς υψηλές τάσεις που ενεργοποιούν την ESD.
Η ESD μπορεί γενικά να κατηγοριοποιηθεί σε τρεις τύπους: ESD που προκαλείται από διάφορα μηχανήματα, ESD που προκαλείται από μετακίνηση επίπλων ή εξοπλισμού και ESD που προκαλείται από ανθρώπινη επαφή ή κίνηση εξοπλισμού. Και οι τρεις τύποι ESD είναι κρίσιμοι για την παραγωγή συσκευών ημιαγωγών και ηλεκτρονικών προϊόντων. Τα ηλεκτρονικά προϊόντα είναι πιο ευαίσθητα σε ζημιές από τον τρίτο τύπο ESD κατά τη χρήση, με τα φορητά ηλεκτρονικά προϊόντα να είναι ιδιαίτερα ευάλωτα σε ESD που προκαλείται από ανθρώπινη επαφή. Το ESD συνήθως καταστρέφει τις συνδεδεμένες συσκευές διασύνδεσης. Εναλλακτικά, οι συσκευές που υπόκεινται σε ESD ενδέχεται να μην αποτύχουν αμέσως, αλλά να παρουσιάσουν υποβάθμιση της απόδοσης, οδηγώντας σε πρόωρη αστοχία του προϊόντος. Όταν ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα (IC) υποβάλλεται σε ESD, η αντίσταση του κυκλώματος εκφόρτισης είναι συνήθως πολύ χαμηλή και δεν μπορεί να περιορίσει το ρεύμα εκφόρτισης. Για παράδειγμα, όταν ένα στατικό-φορτισμένο καλώδιο συνδέεται σε μια διεπαφή κυκλώματος, η αντίσταση του κυκλώματος εκφόρτισης είναι σχεδόν μηδενική, με αποτέλεσμα ένα στιγμιαίο ρεύμα αιχμής εκφόρτισης έως και δεκάδες αμπέρ. Αυτό το στιγμιαίο μεγάλο ρεύμα που ρέει στις αντίστοιχες ακίδες IC μπορεί να βλάψει σοβαρά το IC. Η τοπική θερμότητα μπορεί ακόμη και να λιώσει τη μήτρα πυριτίου.
Η βλάβη του ESD στα IC γενικά περιλαμβάνει επίσης την καύση εσωτερικών μεταλλικών συνδέσεων, τη βλάβη στο στρώμα παθητικοποίησης και την καύση κυψελών τρανζίστορ. Το ESD μπορεί επίσης να προκαλέσει ασφάλιση IC-. Αυτό το φαινόμενο είναι παρόμοιο με αυτό μέσα στις συσκευές CMOS, όπου ενεργοποιούνται οι δομικές μονάδες του θυρίστορ. Η υψηλή τάση μπορεί να ενεργοποιήσει αυτές τις δομές, σχηματίζοντας μια μεγάλη διαδρομή ρεύματος, συνήθως από το VCC στη γείωση. Το ρεύμα ασφάλισης-επάνω των συσκευών σειριακής διεπαφής μπορεί να είναι έως και 1 αμπέρ. Το ρεύμα ασφάλισης-θα παραμείνει μέχρι να απενεργοποιηθεί η συσκευή. Ωστόσο, μέχρι τότε, το IC έχει συνήθως ήδη καεί λόγω υπερθέρμανσης. Δύο προβλήματα μπορεί να προκύψουν μετά από μια πρόσκρουση ESD που δεν ανιχνεύονται εύκολα. Αυτά τα προβλήματα συνήθως δεν εντοπίζονται από γενικούς χρήστες και οργανισμούς δοκιμών IEC που χρησιμοποιούν παραδοσιακές μεθόδους ανάδρασης βρόχου και εισαγωγής.