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靜電放電（ESD）理論研究的已經(jīng)相當(dāng)成熟，為了模擬分析靜電事件，前人設(shè)計(jì)了很多靜電放電模型。
常見的靜電模型有：人體模型（HBM），帶電器件模型，場(chǎng)感應(yīng)模型，場(chǎng)增強(qiáng)模型，機(jī)器模型和電容耦合模型等。
芯片級(jí)一般用HBM做測(cè)試，而電子產(chǎn)品則用IEC?6?1000-4-2的放電模型做測(cè)試。
為對(duì) ESD 的測(cè)試進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范，在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面，歐共體的 IEC 61000-4-2 已建立起嚴(yán)格的瞬變沖擊抑制標(biāo)準(zhǔn)；電子產(chǎn)品必須符合這一標(biāo)準(zhǔn)之后方能銷往歐共體的各個(gè)成員國。
因此，大多數(shù)生產(chǎn)廠家都把 IEC 61000-4-2看作是 ESD 測(cè)試的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。
我國的國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 17626.2-1998）等同于I EC 6 1000-4-2。大多是實(shí)驗(yàn)室用的靜電發(fā)生器就是按 IEC 6 1000-4-2的標(biāo)準(zhǔn)，分為接觸放電和空氣放電。
靜電發(fā)生器的模型如圖 1，?放電頭按接觸放電和空氣放電分尖頭和圓頭兩種。
IEC 61000-4-2的?靜電放電的波形如圖2，可以看到靜電放電主要電流是一個(gè)上升沿在1nS左右的一個(gè)上升沿，要消除這個(gè)上升沿要求ESD保護(hù)器件響應(yīng)時(shí)間要小于這個(gè)時(shí)間。
靜電放電的能量主要集中在幾十MHz到500MHz，很多時(shí)候我們能從頻譜上考慮，如濾波器濾除相應(yīng)頻帶的能量來實(shí)現(xiàn)靜電防護(hù)。
其放電頻譜如下，這個(gè)圖是我自己畫的，只能定性的看，不能定量。
IEC?61000-4-2規(guī)定了幾個(gè)試驗(yàn)等級(jí)，目前手機(jī)CTA測(cè)試執(zhí)行得是3級(jí)，即接觸放電6KV，空氣放電8KV。很多手機(jī)廠家內(nèi)部執(zhí)行更高的靜電防護(hù)等級(jí)。
當(dāng)集成電路（ IC ）經(jīng)受靜電放電（ ESD）時(shí)，放電回路的電阻通常都很小，無法限制放電電流。
例如將帶靜電的電纜插到電路接口上時(shí)，放電回路的電阻幾乎為零，造成高達(dá)數(shù)十安培的瞬間放電尖峰電流，流入相應(yīng)的 IC 管腳。
瞬間大電流會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷 IC ，局部發(fā)熱的熱量甚至?xí)诨杵苄尽?/span>
?ESD 對(duì) IC的損傷還包括內(nèi)部金屬連接被燒斷，鈍化層受到破壞，晶體管單元被燒壞。
ESD 還會(huì)引起 IC 的死鎖（ LATCHUP）。這種效應(yīng)和 CMOS 器件內(nèi)部的類似可控硅的結(jié)構(gòu)單元被激活有關(guān)。
高電壓可激活這些結(jié)構(gòu)，形成大電流信道，一般是從 VCC 到地。串行接口器件的死鎖電流可高達(dá) 1A 。死鎖電流會(huì)一直保持，直到器件被斷電。不過到那時(shí)， IC 通常早已因過熱而燒毀了。
并聯(lián)放電器件
常用的放電器件有TVS，齊納二極管，壓敏電阻，氣體放電管等。如圖
1.1、齊納二極管（ Zener Diodes ，也稱穩(wěn)壓二極管 ）?：?
利用齊納二極管的反向擊穿特性可以保護(hù) ESD敏感器件。
但是齊納二極管通常有幾十 pF 的電容，這對(duì)于高速信號(hào)（例如 500MHz）而言，會(huì)引起信號(hào)畸變。
齊納二極管對(duì)電源上的浪涌也有很好的吸收作用。
1.2、瞬變電壓消除器 TVS(Transient Voltage Suppressor)：
?TVS 是一種固態(tài)二極管，專門用于防止 ESD 瞬態(tài)電壓破壞敏感的半導(dǎo)體器件。
與傳統(tǒng)的齊納二極管相比， TVS 二極管 P/N 結(jié)面積更大，這一結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)使 TVS 具有更強(qiáng)的高壓承受能力，同時(shí)也降低了電壓截止率，因而對(duì)于保護(hù)手持設(shè)備低工作電壓回路的安全具有更好效果。
TVS二極管的瞬態(tài)功率和瞬態(tài)電流性能與結(jié)的面積成正比。
該二極管的結(jié)具有較大的截面積，可以處理閃電和 ESD所引起的高瞬態(tài)電流。
TVS也會(huì)有結(jié)電容，通常0.3個(gè)pF到幾十個(gè)pF，TVS有單極性的和雙極性的，使用時(shí)要注意。
手機(jī)上用的TVS大約0.01$，低容值的約2-3分$。
1.3、多層金屬氧化物結(jié)構(gòu)器件 (MLV)：
大陸一般稱為壓敏電阻。
?MLV也可以進(jìn)行有效的瞬時(shí)高壓沖擊抑制，此類器件具有非線性電壓?-?電流?(?阻抗表現(xiàn)?)?關(guān)系，截止電壓可達(dá)最初中止電壓的 2 ～ 3倍。
這種特性適合用于對(duì)電壓不太敏感的線路和器件的靜電或浪涌保護(hù)，如電源回路，按鍵輸入端等。
手機(jī)用壓敏電阻約0.0015$,大約是TVS價(jià)格的1/6，但是防護(hù)效果沒有TVS好，且壓敏電阻有壽命老化。
串聯(lián)阻抗
一般可以通過串聯(lián)電阻或者磁珠來限制ESD放電電流，達(dá)到防靜電的目的。
如圖，如手機(jī)的高輸入阻抗的端口可以串1K歐電阻來防護(hù)，如ADC，輸入的GPIO，按鍵等。
不要擔(dān)心0402的電阻會(huì)被打壞，實(shí)踐證明是打不壞的，這里不詳細(xì)分析。
用電阻做ESD防護(hù)幾乎不增加成本。如果用磁珠，磁珠的價(jià)格大?約0.002$,和壓敏電阻差不多。
增加濾波網(wǎng)絡(luò)
前面提到了靜電的能量頻譜，如果用濾波器濾掉主要的能量也能達(dá)到靜電防護(hù)的目的。
對(duì)于低頻信號(hào)，如GPIO輸入，ADC，音頻輸入可以用1k+1000PF的電容來做靜電防護(hù)，成本可以忽略，性能不比壓敏電阻差。
如果用1K+50PF的壓敏電阻（下面講的復(fù)合防護(hù)措施），效果更好，經(jīng)驗(yàn)證明這樣防護(hù)效果有時(shí)超過TVS。
對(duì)于射頻天線的微波信號(hào)，如果用TVS管，壓敏等容性器件來做靜電防護(hù)，射頻信號(hào)會(huì)被衰減，因此要求TVS的電容很低，這樣增加ESD措施的成本。
對(duì)于微波信號(hào)可以對(duì)地并聯(lián)一個(gè)幾十nH的電感來為靜電提供一個(gè)放電通道，對(duì)微波信號(hào)幾乎沒有影響，對(duì)于900MHZ和1800MHz的手機(jī)經(jīng)常用22nH的電感。
這樣能把靜電主要能量頻譜上的能量吸收掉很多。
復(fù)合防護(hù)
有一種器件叫EMI?filter，他有很好的ESD防護(hù)效果，如圖。
EMI filter也有基于TVS管的和基于壓敏電阻的，前者效果好，但很貴，后者廉價(jià)，一般4路基于壓敏電阻的EMI價(jià)格在0.02$。
實(shí)際應(yīng)用中可以用下面的一個(gè)電阻+一個(gè)壓敏電阻的方式。
他既有低通濾波器的功能，又有壓敏電阻的功能，還有電阻串聯(lián)限流的功能。
是性價(jià)比最好的防護(hù)方式，對(duì)于高阻信號(hào)可以采用1K電阻+50PF壓敏；對(duì)于耳機(jī)等音頻輸出信號(hào)可以采用100歐電阻+壓敏電阻；對(duì)于TP信號(hào)串聯(lián)電阻不能太大否則影響TP的線性，可以采用10歐電阻。
雖然電阻小了，低通濾波器效果已經(jīng)沒有了，但限流作用還是很重要的。
增加吸收回路
可以在敏感信號(hào)附件增加地的漏銅，來吸收靜電。
道理和避雷針原理一樣。在信號(hào)線上放置尖端放電點(diǎn)（火花隙）在山寨手機(jī)設(shè)計(jì)中也經(jīng)常應(yīng)用。
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