半導體設備應在設備制造商規(guī)定的電壓、電流和功率限制范圍內運行。這些限制適用于設備的電源和 I/O 連接。當設備在此“安全工作區(qū)”(SOA) 之外運行時，電氣過應力 (EOS) 會導致內部電壓擊穿，進而導致內部損壞，從而毀壞設備。如果 EOS 產生更高的電流，則設備也會過熱，從而導致故障原因增加熱過應力。增加的熱應力導致二次模式故障，之所以命名是因為熱應力來自主 EOS。

雙極晶體管的內部視圖顯示了施加到晶體管基極的高壓瞬變（EOS）如何通過創(chuàng)建基極-發(fā)射極短路來損壞器件。設備失敗。

電路設計人員可以通過正確指定組件并降低其規(guī)格來最大程度地減少 EOS 故障。他們還可以在設計中包含必要的保護器件，例如齊納二極管、鐵氧體磁珠、濾波器、壓敏電阻等，以防止電應力到達關鍵器件。芯片設計人員可以在他們的 IC 上加入保護裝置。此外，測試工程師必須確保測試人員不會在產品經過測試步驟或老化時對設備造成過度應力。測試電路應提供與產品內部電路相同類型的保護。

靜電放電 (ESD) 是 EOS 類別的一個子集。ESD 可在任何階段影響電子設備的功能——在設備制造、測試、處理、組裝、生產或現場使用期間。1,2,3 當電荷因任何原因積聚在表面上時，就會發(fā)生 ESD。由于摩擦起電，在地毯上行走的人會產生高達 20 kV 的靜態(tài)電壓。此外，使用塑料部件的機器會產生靜電荷。顯然，將這種電荷耗散到半導體中會損壞器件。 

ESD 不一定會立即導致組件故障；它可能會導致組件中的潛在缺陷在常規(guī)測試期間無法檢測到。當系統(tǒng)在現實的非實驗室條件下運行時，這種“弱化”的組件更有可能在現場出現故障。

通常，ESD 損壞通過以下方式表現出來：

· 放電或電過應力會損壞設備。損壞會導致高于正常的電流流動，從而導致熱過應力。熱過應力熔化金屬互連并損壞結。

· 強電場會導致結和薄氧化層的擊穿。

· ESD 感應場可耦合到 PCB 走線并產生可熔化半導體結的高電流。

· 由于可控硅整流器 (SCR) 的觸發(fā)，放電會導致 CMOS 器件中的“閂鎖”。 

我們可以在 CMOS RS-232C 收發(fā)器 IC 的顯微照片中看到 ESD 損壞的影響。分析表明，ESD 瞬態(tài)引起的閂鎖是IC 器件故障的原因。由于器件中的寄生 pnpn 結構，CMOS 集成電路特別容易出現 ESD 和閂鎖問題。 

這些結構形成 SCR，當任何引腳放電觸發(fā)時，SCR 將繼續(xù)導通，就像器件的 VDD 和 VSS 引腳之間的短路一樣。閉鎖不可避免地會導致過熱和設備故障。在嚴重的情況下，由于設備在自身損壞之前產生的高溫，設備會被燒焦（圖2）。在另一個發(fā)生故障的器件中，來自 ESD 的能量通過氧化層燒毀了一個微小的孔，這導致了隨后的故障。 

當我們檢測到由 ESD 引起的故障時，請?zhí)嵝盐覀?span>公司的工程師、技術人員和其他員工在存儲、處理、組裝和測試過程中采取一些簡單的預防措施，以最大程度地減少 ESD 造成的損壞影響。標準預防措施包括：

· 將電子元件存放在消散靜電的管和箱中；

· 組裝時佩戴腕帶；

· 手工焊接時，使用接地端焊接設備；

· 使用防靜電工作臺和地板；和

· 將組件包裝在消散靜電的袋子中。

組件故障分為兩個子組：一批組件中通過初始測試的問題，以及組件設計中出現的問題。

有時，一批組件中會出現多于正常數量的故障。這些組件通過了最初的生產測試，然后處理不當、包裝技術不佳以及組裝、測試和運輸過程中的問題通過導致僅在最終組裝后才出現的潛在缺陷“削弱”了組件。根據我們的分析，我們可能需要重新評估我們的傳入測試和處理流程。我們可能需要與供應商合作以“收緊”產品規(guī)格。

一個組件中的小但非致命故障可能會級聯(lián)并導致其他組件中的破壞性故障?？紤]開關電源中的變壓器的情況。漏感等寄生效應會引起電壓尖峰，進而導致開關晶體管擊穿。我們可能必須隔離故障并回溯以找到主要原因。然后，我們需要與制造商和 QA 人員合作，以確保我們獲得的產品符合我們所需的嚴格公差。