ESD分析Part(1)
--靜電的產生
分子：保持物質化學性質的一種微粒；
原子：化學變化中的濟小微粒，原子中心的原子核有質子和中子，環繞原子核運轉的是電子；
電子：具有濟小電量的質量濟小的粒子(現在有分數電量之說)；
離子：以帶正電(正離子)或負電(負離子)的原子或分子形態存在。
單晶體：按照一定規則的原子序列構成的晶體；
多晶體：小的單晶體的集合；
晶體：由反映晶體特征的基本單元在三維空間堆積而成的。把基本單元叫做晶胞；
靜電是一種靜止的電荷，是電子不均勻分布的結果，主要是摩擦產生，其他像電場誘發，直接充電等。
摩擦電荷的極性與強度是由摩擦電序列決定：
濕度愈高，靜電愈低。55%濕度的靜電產生量約為10%濕度的5-20%。
ESD靜電釋放，電荷在不同電位物體間轉移的現象。一般我們可以感知的ESD都在3000V以上。
各種元件的靜電敏感度：
元件類型 靜電敏感度(伏特);
VMOS 30 - 1,200
Mosfet， GaAsfet， EPROM 100 - 300
JFET 150 - 7,000
OP-AMP 190 - 2,500
Schottky Diodes 300 - 2,500
Film Resistors 300 - 3,000
Schottky TTL 1,000 - 2,500
2000-4000V人體有所感知。5000V以上有火花產生。
電荷的起源與物體帶電
一切電的現象都起源于電荷的存在與運動。自然界中只存在兩種電荷，即正電荷與負電荷。電
荷的單位是C，稱為庫侖。使物體帶電，叫做起電。任何物體都有可能帶電。要使物體帶電，
可利用摩擦起電、接觸起電、靜電感應等方法。物體帶電實際上是獲得或失去電子的結果，這
意味著電荷不能離開電子、質子而存在。電荷是電子、質子等微觀粒子所具有的一種屬性。
電荷守恒定律：由摩擦起電和其他起電過程的大量實驗事實表明，一切起電過程其實都是使物
體上正、負電荷分離或轉移的過程，在這種過程中，電荷既不能消滅，也不能創生，只能使原
有的電荷重新分布。由此就可以總結出電荷守恒定律：一個孤立系統的總電荷(即系統中所有
正、負電荷之代數和)在任何物理過程中始終保持不變。所謂孤立系統，就是指它與外界沒有電
荷的交換。電荷守恒定律也是自然界中一條基本的守恒定律，在宏觀和微觀領域中普遍適用。
電荷的量子性：實驗表明，電子是自然界具有濟小電荷的帶電粒子。任一帶電體的電荷都是電
子電荷e的整數倍，這就是說，e是電荷的一個基本單元。當帶電體的電荷發生改變時，它只
能按e的整數倍改變，不能作連續的任意改變。這種電荷只能一份一份地取分立的、不連續的
數值的性質，叫做電荷的量子化。電荷的量子就是e。不過，常見的宏觀帶電體 所帶的電荷遠
大于電子的電荷，在一般靈敏度的電學測試儀器中，電荷的量子性是顯示不出來的。因此在分
析帶電情況時，可以認為電荷是連續變化的。這正象人們看到江河中滔滔流水時，認為它是連
續的，而并不感覺到水是由一個個分子、原子等微觀粒子組成的一樣。
實驗表明，絲綢摩擦玻璃棒，使玻璃棒帶上正電，而毛皮摩擦橡膠棒時，使橡膠棒帶上負電。
并且絕緣體更容易帶電。所以也應該了解金屬、半導體和絕緣體之間的關系。還有一個問題就
是晶體結構與導體之間的關系(暫時還沒有找到相關資料，希望有誰能解釋一下，晶體結構與超
導的關系)。
物質的導電性可以通過各自的能帶加以說明。即有能級都被電子填滿的滿帶，又有完全不存在
電子的導帶。當外加電場時，電子為了能夠無能運動，就必須伴有電子能量的增加。但是，滿
帶中的電子即使在外加電場下也不能移動，因此不能形成電流(因為若使電子能量變化，能級上
必須存在空穴)。另一方面，空的導帶內又沒有輸送電流的電子，因此不可能形成電流。由此，
只具有滿帶和空的導帶的固體(晶體)成為絕緣體。
絕緣體中原子間的結合力很強，需要很大的能量才能打破這些鍵。因此，不存在輸送電流的自
由電子，顯示絕緣性。絕緣體的能帶圖顯示，與原子結合的電子填滿了價帶，禁帶的寬度(能帶
隙)很在(通常在3.5eV以上即可認為是絕緣體)，導帶內沒有自由電子。半導體的能帶結構，基
本上也是由充滿電子的價帶和空的導帶構成的。就是說，半導體與絕緣體具有同樣的能帶結
構。根據經驗，帶隙的大小通常在0范圍內。
半導體的特點是原子間的結合力比較弱，因此原子振動產生的熱能就會使結合鍵破裂。其結果
參與共價結合的電子脫離原子的束縛，在晶體中自由移動。這樣，電子躍遷至導帶并在價帶留
下空穴。電子和空穴共同參與導電過程。
導體的帶能結構，通常是導帶或者被部分填充，或者是與價帶互相重疊成為一個能帶(也叫導
帶，這時禁帶消失)。當外加電場時，導帶中的電子加速，獲得動能，使電子能量增加。電子通
過在電場中移動參與了導電(可以想像在的能級變成空位)。因此，我們把導帶中的電子叫做自
由電子或導電子。
