原标题：科普来了，一篇看懂ESD（静电保护）原理和设计！

ESD（Electrostatic Discharge，静电放电）保护是防止电子元件或设备在静电场的作用下损坏的一种重要措施。以下是关于ESD保护原理及设计的详细科普：

一、ESD保护原理

1. 静电放电现象

静电放电是指由于电荷的不平衡而引起的突发放电现象。这种放电现象通常发生在两个不同电位的物体之间，特别是在干燥环境中，物体之间的摩擦容易导致电荷的积累，进而引发ESD。

2. ESD对电子设备的危害

在现代电子设备制造和使用过程中，ESD会对电子元件和芯片造成严重的损害。当静电电荷积累到一定程度后，会发生放电现象，产生的瞬时高电压和高电流会破坏电子元件的内部结构，导致设备损坏或性能下降。

3. ESD保护原理

ESD保护的基本原理是通过采取一系列防护措施来防止ESD的发生和传播。这些防护措施包括：

• 防止静电的产生：通过减少物体之间的摩擦来降低静电的产生。例如，在工作环境中使用防静电地板和防静电工作服。

• 接地：将设备和人员接地，将静电释放到地面，从而防止静电的积累和放电。在电子设备制造过程中，可以使用地线将设备接地；在工作环境中，可以使用防静电地板和接地腕带将人员接地。

• 屏蔽：将电子设备或元件包裹在导电材料中，以防止外部静电的干扰。这可以通过使用金属外壳或金属箔来实现。

• 使用ESD保护器件：如ESD静电保护二极管等，这些器件可以在电路出现异常并达到击穿电压时，迅速从高阻状态转变为低阻状态，将电压稳定在安全值内，从而保护电路。

二、ESD保护设计

在进行ESD保护设计时，通常需要考虑以下几个方面：

1. 防止外部电荷流入电路板

• 使用雪崩二极管：在关键信号线并联雪崩二极管到地，利用其快速响应和稳定钳位能力消耗高电压。

• 使用高压电容：在I/O连接器或关键信号位置放置耐压至少为1.5KV的陶瓷电容，并尽量缩短连接线长度以减小感抗。

2. 防止外部磁场对电路板产生损坏

• 采用铁氧磁珠：铁氧磁珠能很好地衰减ESD电流并抑制辐射。

• 采用LC滤波器：LC滤波器可以减小高频静电进入电路，同时抑制高频ESD并分流高频能量到地。

3. 电路板设计

• 选择多层板：多层板中完整的地平面靠近走线，有利于ESD快速耦合到低阻抗平面上。

• 电路板外围留保护带：在电路板周围画出不加组焊层的走线，并将其连接至外壳（若条件允许）。

4. 设备和材料的选择

• 选择抗静电的塑料材料和导电性能良好的电子元件，以减少ESD的发生和传播。

5. 静电保护区域

• 设立静电保护区域，对人员进行ESD防护知识和技能的培训，并穿戴防静电工作服和使用防静电工具和设备。

综上所述，ESD保护对于电子设备的可靠性和稳定性至关重要。通过采取合适的防护措施和设计方法，可以有效地防止ESD对电子设备的损害。