靜電放電 ESD
你有沒有在冬天脫毛衣或摸門把手時被“啪”了一下？那就是靜電放電，也就是我們常說的 ESD（Electrostatic Discharge）。
生活中的靜電雖然只是輕微的刺痛感，但對精密的電子產品來說，卻可能是“致命打擊”。芯片內部的線路可能只有頭發絲的幾千分之一細，我們感覺“啪”一下的幾千伏高壓，足以將其瞬間擊穿，導致手機黑屏、電腦藍屏、耳機失靈，甚至永久損壞。
為了保證設備在各種環境下都能穩定運行，所有電子產品在出廠前都必須經過嚴格的 ESD測試。這項測試就是在模擬“被靜電打到”的各種場景，看看設備會不會死機、出錯或徹底燒壞。
什么是ESD測試？
簡單說，ESD測試就是讓產品提前經歷“被放電”的考驗。工程師會使用一臺可以產生高壓靜電的專業設備——“靜電槍”（ESD Simulator），模擬人體或其它物體帶電，在產品外殼、USB接口、金屬按鍵等位置進行“電擊”，然后觀察產品是否還能正常工作。
如果測試后產品依然工作良好，說明它的防護設計合格；如果死機、重啟或損壞，就說明防護設計沒做好，需要工程師回去修改。
常見的ESD標準
靜電發生的場景不同，測試標準也不一樣。比如，工廠里工人用手拿芯片和你用手摸手機外殼，靜電的“威力”和“路徑”是不同的。
因此，我們有了針對不同層級的標準：
| 標準名稱 | 適用范圍 | 簡單說明 |
|---|---|---|
| IEC 61000-4-2 | 各類電子設備 | 系統級標準，模擬人或物體觸碰整機時的靜電放電。 |
| ISO 10605 | 汽車電子 | 汽車行業專用標準，模擬駕乘人員放電，電壓更高（最高可達±25kV）。 |
| HBM (Human Body Model) | 芯片級測試 | 模擬人體帶電后接觸芯片引腳。 |
| CDM (Charged Device Model) | 芯片級測試 | 模擬芯片自身在產線摩擦帶電后，接觸地或機器放電。 |
簡單記：
IEC 測整機，ISO 測汽車，HBM/CDM 測芯片。
ESD測試是怎么做的？
測試過程其實很直觀，大致分為幾個步驟。
第一步：選擇放電方式。
使用靜電槍對產品不同位置進行放電。
- 接觸放電 (Contact Discharge)：槍頭直接接觸產品的金屬部分（如螺絲、接口）。這是最優先的測試方式。
- 空氣放電 (Air Discharge)：槍頭距離產品（如塑料外殼縫隙）約1厘米，通過空氣“打火”放電。
第二步：設置電壓等級。
根據標準設置不同的測試強度，最常見的就是 IEC 61000-4-2 標準：
| 等級 | 接觸放電 | 空氣放電 |
|---|---|---|
| Level 1 | ±2kV | ±2kV |
| Level 2 | ±4kV | ±4kV |
| Level 3 | ±6kV | ±8kV |
| Level 4 | ±8kV | ±15kV |
第三步：觀察產品反應。
測試時工程師會觀察設備的反應：如果完全正常，說明防護很好；如果短暫卡頓后能恢復，也算合格；但如果死機或無法恢復，就表示防護不夠，需要改進。
測試結果怎么判斷？
根據國際標準，ESD測試結果一般分為四個等級：
| 結果等級 | 說明 |
|---|---|
| A級 | 一切正常，無任何影響 ? |
| B級 | 有輕微干擾（如閃屏）但自動恢復 ? |
| C級 | 功能異常，但重啟后能恢復 ?? |
| D級 | 硬件損壞，無法恢復 ? |
通常能通過 Level 4（±8kV接觸、±15kV空氣） 測試的設備，就已經屬于防護能力非常強的產品。
為什么汽車電子的標準更嚴？
在汽車行業，ESD標準往往比消費類產品更嚴格。以 ISO 10605 為例，它要求在不同溫濕度下進行測試，放電電壓最高甚至可達 ±25kV。
這是因為在汽車中，像是你穿著毛衣上下車、維修工插拔線束或在干燥氣候中操作，都可能產生極高壓的靜電。如果防護設計不好，輕則導致儀表板死機，重則影響行車安全。
因此，汽車電子（比如中控屏、車燈控制器、行車電腦等）都必須具備更高的耐受力。
如何提升ESD防護能力？
要想產品通過高等級測試，設計階段就要“嚴防死守”。常見的做法主要有三種。
第一，加裝防護元件：
在最容易被“電”到的地方，比如信號口、電源輸入處，加裝貼片壓敏電阻（SMD Varistor）或 TVS 二極管（Transient Voltage Suppressor）。它們就像“避雷針”或“海綿”，能在納秒級時間內吸收靜電能量，把危險的高壓轉移掉，保護后級芯片不被擊穿。
例如，Boarden（寶宮） 的 CMSLDV 系列疊層片式防浪涌壓敏電阻，已通過 AEC-Q200 車規級可靠性驗證，并通過 IEC 61000-4-2 靜電放電測試。這類產品響應速度快、耐浪涌能力強，可在汽車電子、通訊設備及工業控制等對靜電與瞬態過壓防護要求嚴苛的電路中穩定工作。同時在設計尺寸、額定參數與可靠性方面，可完美替代 Panasonic（松下）ERZ 系列等傳統車規型壓敏電阻，為客戶提供更靈活的交期與更優的性價比方案。
第二，優化電路布局：
合理設計 PCB 走線，讓靜電能量有“路”可走，而不是在板上亂竄。接地層要完整、過孔要足夠，確保放電通道順暢。
第三，做好外殼接地與絕緣：
金屬外殼要保證接地良好，給靜電一個安全釋放的路徑；塑料外殼則可以增加屏蔽或絕緣層，把靜電“擋在外面”，減少內部干擾。
總結
靜電放電（ESD）看似不起眼，卻是電子產品損壞最常見的隱形殺手之一。ESD 測試的目的，就是確保設備在被靜電“打一下”后仍能穩定運行，從而提升產品的可靠性和使用壽命。
了解這些基本的測試方法與標準，你也能看懂測試報告里的 ±8kV、±15kV 等指標，更能理解為什么一個“靠譜”的電子產品，一定會在設計中加入防護元件、接地與絕緣。電子設備的穩定性，往往就藏在這些小小的細節里。
如果你想了解更多關于電路防護與靜電設計的知識，或在項目中遇到具體的 ESD 測試問題，歡迎和我們一起討論。Boarden 寶宮電子 多年來專注于 MOV、Varistor、TVS、ESD 防護器件 的研發與應用，工程師交流群（微信 4027704）也會定期分享實測案例與技術資料。
