誰傷害了你的硬件？剖析靜電放電現象

二、ESD是電腦的無形殺手

    在我們的周圍環境甚至我們的身上都會帶有不同程度的靜電，當它積累到一定程度時就會發生放電。ESD過程是處于不同電勢的物體之 間的靜電電荷轉移過程，其強烈程度受電量大小及物體間距的影響。自然界的雷電是強對流氣候下典型的ESD現象(圖1)，瞬間所釋放的巨大能 量，能將雷電所經過的空氣電離，使空氣變成阻值很低的導電通道，形成極強的電流和高溫，其破壞力不可小覬。

圖1

    日常生活中的ESD現象頻繁地發生著，雖然沒有大自然中的雷電那么強烈，但也會有火花式放電，不僅伴有“噼叭”聲響，還會閃閃發光。寒冷干燥的冬夜里，關掉燈脫毛衣時就能真切地感受到這一現象。研究表明，當電壓大于8000V時可以看到ESD發出的光亮，當電壓大于6000V時可以聽到ESD的放電聲；當電壓大于3000V時可以感覺到有ESD發生；而當靜電電壓低于3000V時，也會發生ESD過程，只是我們感覺不到。也就是說，很多ESD過程是在我們未察覺的情況下，悄無聲息地進行著。

    ESD對電腦的損害，其嚴重程度與靜電電壓高低和能量大小有關。如果能量較小，則只能將元件擊穿，電壓消失后，器件性能仍能恢復到原始狀態。如果能量較大，在擊穿后接著形成大電流對元件形成永久性損害，如晶體管元件結電阻降低、漏電流增大，薄膜電阻器局部介質擊穿而發生阻值漂移等。ESD的危害有一定偶然性，不見得每一次都造成元件徹底報廢，多數情況下僅表現為穩定性降低。對于靜電給電子元器件造成的種種“內傷”，人們往往認為是元器件老化，而沒有想到是ESD的危害。筆者經歷過許多電腦故障，根本查不出損壞原因，現在想來估計與ESD有關。

    ESD損害的嚴重程度還與元件對靜電的敏感度有關。如今電腦里的CPU、存儲器芯片和主板上的南橋、北橋等超大規模集成電路廣泛采用 CMOS(復合金屬氧化物半導體)材料，CMOS器件具有集成度高、成本低、速度快、能耗低的優點，因此使用范圍很廣。然而，CMOS器件的一個致 命的弱點是靜電敏感度高，很容易被ESD擊穿。