توليد البيئة والتنمية المستدامة والمخاطر
يحدث التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) عندما يصطدم جسمان أو ينفصلان. ESD هي حركة الشحنة الساكنة من جسم إلى آخر بين جسمين لهما إمكانات مختلفة، على غرار ضربة صاعقة صغيرة. يعتمد حجم ومدة التفريغ على عوامل مختلفة، بما في ذلك نوع الجسم والبيئة المحيطة. عندما يتمتع ESD بطاقة عالية بما فيه الكفاية، فإنه يمكن أن يؤدي إلى تلف أجهزة أشباه الموصلات. يمكن أن يحدث التفريغ الكهروستاتيكي في أي وقت، كما هو الحال عند توصيل الكابلات أو فصلها، أو عندما يلمس شخص منفذ الإدخال/الإخراج الخاص بجهاز ما، أو عندما يلمس جسم مشحون جهاز أشباه الموصلات، أو عندما يلامس جهاز أشباه الموصلات الأرض، أو عندما يتم إنشاء مجالات كهروستاتيكية وتداخل كهرومغناطيسي، مما يؤدي إلى جهد كهربائي عالي بدرجة كافية يؤدي إلى حدوث التفريغ الكهروستاتيكي.
يمكن تصنيف التفريغ الكهروستاتيكي على نطاق واسع إلى ثلاثة أنواع: التفريغ الكهروستاتيكي الناتج عن آلات مختلفة، والتفريغ الكهروستاتيكي الناتج عن نقل الأثاث أو المعدات، والتفريغ الكهروستاتيكي الناتج عن الاتصال البشري أو حركة المعدات. تعتبر جميع أنواع ESD الثلاثة ضرورية لإنتاج أجهزة أشباه الموصلات والمنتجات الإلكترونية. المنتجات الإلكترونية هي الأكثر عرضة للتلف الناتج عن النوع الثالث من التفريغ الكهروستاتيكي أثناء الاستخدام، حيث تكون المنتجات الإلكترونية المحمولة معرضة بشكل خاص للتفريغ الكهروستاتيكي الناتج عن الاتصال البشري. عادةً ما يؤدي التفريغ الإلكتروستاتيكي (ESD) إلى إتلاف أجهزة الواجهة المتصلة. وبدلاً من ذلك، قد لا تفشل الأجهزة المعرضة للتفريغ الكهروستاتيكي على الفور ولكنها تتعرض لتدهور الأداء، مما يؤدي إلى فشل المنتج مبكرًا. عندما تتعرض دائرة متكاملة (IC) إلى ESD، تكون مقاومة دائرة التفريغ عادة منخفضة جدًا، وغير قادرة على الحد من تيار التفريغ. على سبيل المثال، عند توصيل كابل - ثابت مشحون بواجهة دائرة، تكون مقاومة دائرة التفريغ صفرًا تقريبًا، مما يؤدي إلى ارتفاع تيار التفريغ اللحظي يصل إلى عشرات الأمبيرات. هذا التيار الكبير اللحظي الذي يتدفق إلى أطراف IC المقابلة يمكن أن يؤدي إلى تلف شديد في IC؛ يمكن للحرارة الموضعية أن تذيب قالب السيليكون.
يتضمن تلف ESD الذي يلحق بالدوائر المرحلية بشكل عام أيضًا احتراق الوصلات المعدنية الداخلية، وتلف طبقة التخميل، وحرق خلايا الترانزستور. يمكن أن يؤدي التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) أيضًا إلى غلق الدائرة المتكاملة -. هذا التأثير مشابه لما يحدث داخل أجهزة CMOS، حيث يتم تنشيط الوحدات الهيكلية للثايرستور. يمكن للجهد العالي تنشيط هذه الهياكل، وتشكيل مسار تيار كبير، عادةً من VCC إلى الأرض. يمكن أن يصل تيار المزلاج-لأجهزة الواجهة التسلسلية إلى 1 أمبير. سيظل تيار المزلاج-أعلى حتى يتم إلغاء تنشيط الجهاز-. ومع ذلك، بحلول ذلك الوقت، عادةً ما تكون وحدة IC قد احترقت بالفعل بسبب ارتفاع درجة الحرارة. قد تنشأ مشكلتان بعد تأثير التفريغ الإلكتروستاتيكي (ESD) ولا يمكن اكتشافهما بسهولة. عادةً لا يتم اكتشاف هذه المشكلات من قبل المستخدمين العامين ومؤسسات اختبار IEC باستخدام ردود الفعل التقليدية وطرق الإدراج.