Die Auswirkung elektrostatischer Spannungsansammlung auf Bauteile
Kerntipp: Spannungsdurchschlag bezieht sich auf den Durchschlag eines Halbleiter-PN-Übergangs oder einer dielektrischen Schicht unter Überspannung. In modernen VLSI-Schaltungen ist die Dicke der Gateoxidschicht so dünn wie Nanometer, und elektrostatische Spannungen von nur einhundert Volt oder zehn Volt sind ausreichend, um ein Versagen von Bauteilen oder eine Verschlechterung der Leistung zu verursachen. Die Hauptüberspannungsquelle ist triboelektrisch. Wenn eine Person den Raum betritt oder
Spannungsdurchschlag bezieht sich auf den Durchschlag eines Halbleiter-PN-Übergangs oder einer dielektrischen Schicht unter Überspannung. In modernen VLSI-Schaltungen ist die Dicke der Gateoxidschicht so dünn wie Nanometer, und elektrostatische Spannungen von nur einhundert Volt oder zehn Volt sind ausreichend, um ein Versagen von Bauteilen oder eine Verschlechterung der Leistung zu verursachen.
Die Hauptüberspannungsquelle ist triboelektrisch. Wenn eine Person einen Raum betritt oder einfach einen integrierten Schaltkreis von einem Kunststoffhüllenmaterial entfernt, kann eine Spannung von 15.000 - 20000 V erzeugt werden, die die Spannung für den elektrostatischen Durchschlag weit übersteigt. Am Beispiel eines MOS-Feldeffekttransistors, eines Metall-Aluminium-Gates, einer isolierenden dielektrischen Schicht SIO2 und eines Halbleiter-N-Kanals entspricht eine solche Struktur einem Flachplattenkondensator mit einer Kapazität von etwa 3 PF.
Wenn sich statische Ladung auf dem Aluminiumgitter ansammelt, ist aus V = Q / C bekannt, dass bereits eine geringe Ladung die Spannung sehr stark ansteigen lässt. Die Spannungsfestigkeit der isolierenden dielektrischen Schicht SIO2 beträgt nur ungefähr 100 V. Wenn die elektrostatische Spannung den Wert der Spannungsfestigkeit erreicht oder überschreitet, wird der Oxidfilm abgebaut, was dazu führt, dass Löcher die Gates in Verbindung bringen, das Gerät beschädigen, verborgene Gefahren verursachen oder das Gerät ungültig machen.
Ein Leistungsdurchschlag bezieht sich auf einen Durchschlag eines Halbleiter-PN-Übergangs, einer isolierenden dielektrischen Schicht, eines Verbindungsdrahtes usw. unter einem Überstrom, der mit der Form, Dauer und Energieakkumulation des elektrostatischen Entladungsimpulses zusammenhängt. Durch das Innere der integrierten Schaltung fließt ein elektrostatischer Entladungsstrom, der einen Temperaturanstieg des PN-Übergangs verursacht.
Einige können die internen Verbindungsdrähte verbrennen oder dazu führen, dass sich die internen Verbindungsdrähte verengen, und andere können Legierungen oder Metalldiffusionen verursachen, die schließlich zu dauerhaften Schäden oder zu einer starken Alterung des Geräts führen können. Elektrisches Altern ist der "sanfte Zusammenbruch" der meisten Kopfschmerzen. Es kann zur Zeit nicht gefunden werden, aber es kann jederzeit fehlschlagen. Zu diesem Zeitpunkt bringt das elektronische Gerät, das es verwendet, zweifellos große, verborgene Gefahren mit sich.