你知道靜電對LED芯片損害有多少嗎？

在LED行業(yè)，似乎將靜電當(dāng)成了損壞LED的頭號大敵。但本人卻不這么認(rèn)為。

通常，靜電的產(chǎn)生是由于摩擦或感應(yīng)而產(chǎn)生。

摩擦靜電是由于兩個(gè)物體接觸摩擦或分離過程中產(chǎn)生電荷的移動(dòng)而產(chǎn)生。導(dǎo)體間的摩擦留下的靜電通常比較弱，這是由于導(dǎo)體的導(dǎo)電能力強(qiáng)，摩擦產(chǎn)生的離子會(huì)在摩擦過程中及終止時(shí)很快運(yùn)動(dòng)到一起而中和。而絕緣體摩擦后，可能會(huì)產(chǎn)生較高的靜電電壓，但是電荷量卻很小。這是由于絕緣體本身的物理結(jié)構(gòu)決定的。絕緣體的分子結(jié)構(gòu)中，電子很難脫離原子核的束縛自由移動(dòng)，所以，摩擦結(jié)果也只能產(chǎn)生少量的分子或原子電離。

感應(yīng)靜電是物體處于電場之中，受電磁場的作用，物體中的電子發(fā)生移動(dòng)而形成電場。感應(yīng)靜電一般只能在導(dǎo)體上產(chǎn)生?？臻g電磁場對絕緣體的作用可以忽略。

220V的市電可以打死人，可人們身上上千伏的電壓卻打不死人，是何道理? 電容兩端的電壓滿足下列公式：U=Q/C。根據(jù)這個(gè)公式可以知道，當(dāng)電容量很小時(shí)，很少的電荷量，就會(huì)產(chǎn)生很高的電壓。通常我們的身體、身邊的物體，電容都非常小，當(dāng)產(chǎn)生電荷后，很少的電荷量，也會(huì)產(chǎn)生很高的電壓。由于電荷量很少，放電時(shí)，形成的電流非常小，時(shí)間非常短，電壓不能維持，極短的時(shí)間就降下來。由于人體不是絕緣體，所以，身體各處積累的靜電荷，在有放電通路的情況下，都會(huì)匯集過來，所以感覺電流大些，有電擊的感覺。人體、金屬物品等導(dǎo)體在產(chǎn)生靜電后，放電電流會(huì)比較大。

對于絕緣性能好的材料，一個(gè)是產(chǎn)生的電荷量非常小，另一方面，產(chǎn)生的電荷，很難流動(dòng)。電壓雖然高，但某處有放電通路時(shí)，只是接觸點(diǎn)及附近極小范圍內(nèi)的電荷可以流動(dòng)放電，非接觸點(diǎn)的電荷則不能放電(誰叫它是絕緣體呢)。故而，就是有上萬伏的電壓，放電能量也是微乎其微的。如圖8所示。

所以，雖然塑料周轉(zhuǎn)箱、包裝泡沫上、化纖地毯等的靜電電壓非常高，其實(shí)放電能量非常小。

靜電會(huì)對LED有危害，并不是LED獨(dú)有的“專利”，就是用硅材料制造的常用的二極管、三極管，也都會(huì)受到威脅。甚至建筑、樹木、動(dòng)物都可能被靜電損害(雷電就是一種靜電，我們這里就不去考慮它了)。

那么，靜電是怎么對電子元件損害的呢?我也不要扯得太遠(yuǎn)，就只講半導(dǎo)體器件的問題，而且就局限于二極管、三極管、IC、LED方面。

電對半導(dǎo)體元器件的損壞，最終是有電流的參與。在電流的作用下，由于熱而損壞器件。要有電流，就要有電壓。但是，半導(dǎo)體二極管有PN結(jié)，無論是正向還是反向，PN結(jié)都會(huì)有阻擋電流的一個(gè)電壓范圍。正向勢壘低，反向勢壘則要高很多。在一個(gè)電路中，哪里的電阻大，電壓就在哪里集中。但就來看LED，電壓正向加給LED時(shí)，當(dāng)外電壓小于二極管的閾值電壓(大小與材料禁帶寬度對應(yīng))，沒有正向電流，電壓全部加在PN結(jié)上。電壓反向加給LED時(shí)，當(dāng)外電壓小于LED的反向擊穿電壓時(shí)，電壓也是全部加在PN結(jié)上，此時(shí)，LED的虛焊點(diǎn)也罷，支架也罷、P區(qū)也罷、N區(qū)也罷，統(tǒng)統(tǒng)都沒有電壓降!因?yàn)闆]有電流。當(dāng)著PN結(jié)擊穿后，外電壓才會(huì)由電路上的所有電阻分擔(dān)。哪個(gè)地方電阻大，哪個(gè)部分承擔(dān)的電壓就高。就LED而言，自然是PN結(jié)承擔(dān)了大部分電壓。在PN結(jié)上產(chǎn)生的熱功率就是它上面的壓降乘以電流值。若是電流值不加限制，過高的熱量就會(huì)將PN結(jié)燒壞，PN結(jié)失去作用而穿通。

IC為什么會(huì)比較怕靜電，因?yàn)椋琁C中的每個(gè)元件的面積非常小，每個(gè)元件的寄生電容也就非常小(往往電路功能就要求寄生電容非常小)，所以，少量的靜電電荷就會(huì)產(chǎn)生很高的靜電電壓，而且每個(gè)元件的功率耐量通常也很小，所以，靜電放電就很容易損壞IC。但是通常的分立元件，如普通的小功率二極管、小功率三極管都不是非常怕靜電，因?yàn)樗鼈?a href="http://www.wenjunhu.com/v/tag/137/" target="_blank">芯片的面積比較大，寄生電容也比較大，一般的靜定不容易在它們上面積累高電壓。小功率的MOS管，由于柵極氧化層很薄，寄生電容小，所以很容易遭靜電損壞，通常會(huì)在封裝完成后將三個(gè)電極短路后出廠。使用中也常要求在焊接完成后再去掉短路線。而大功率的MOS管，由于芯片面積大，一般的靜電也不會(huì)損壞它們。所以你會(huì)看到，現(xiàn)在功率MOS管的三個(gè)電極是沒有短路線保護(hù)的(早期制造廠還是將它們短路后出廠的)。

LED實(shí)際就是有個(gè)二極管，它的面積相對IC內(nèi)的每個(gè)元件來講，是非常大的。所以LED的寄生電容相對來說也是比較大的。所以，一般場合的靜電并不能損壞LED。

一般場合的靜電，尤其是絕緣體上產(chǎn)生的靜電，電壓會(huì)很高，但放電電荷量極微，而且放電電流持續(xù)時(shí)間很短。而導(dǎo)體上感應(yīng)的靜電，電壓可能不是很高，但是放電電流卻可能很大，而且往往是持續(xù)的電流。這樣對電子元件的危害就非常大。

先來看一個(gè)試驗(yàn)現(xiàn)象。一塊金屬鐵板上帶有500V的靜電，將LED放到金屬板上(放的方法要注意，避免下述的問題發(fā)生)，大家說LED會(huì)被損壞嗎?這里，LED要被損壞，通常應(yīng)該是被加上大于其擊穿電壓的電壓，也就是說LED的兩個(gè)電極要同時(shí)接觸金屬板，并具有大于擊穿電壓的電壓。由于鐵板是良導(dǎo)體，其上各處的感應(yīng)電壓相等，所謂500V的電壓是相對于地而言的，所以，LED兩電極間是沒有電壓的，自然也就不會(huì)受到任何損傷了。除非，你將LED的一個(gè)電極接觸鐵板，另一個(gè)電極你用導(dǎo)體(未戴絕緣手套的手或?qū)Ь€)連接到地或其它導(dǎo)體上。

上面的試驗(yàn)現(xiàn)象提示我們，LED在靜電場中時(shí)，必須是一個(gè)電極接觸靜電體，另一個(gè)電極要接觸地或其它導(dǎo)體才可能受損。在實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用中，以LED那么小的體積，很少有機(jī)會(huì)發(fā)生那樣的事情，尤其是批量發(fā)生那樣的事情。偶然的事件是可能的。比如，LED處于靜電體上，且一個(gè)電極接觸到靜電體，另一個(gè)電極剛好是懸空的，此時(shí)有人去觸及了懸空的那個(gè)電極，就可能損傷LED。

上面的現(xiàn)象告訴我們，靜電問題也不是可以忽視的。 靜電放電是要有導(dǎo)電回路的，不是有靜電就有損害。當(dāng)著僅有極少量的漏電問題發(fā)生，可以考慮靜電偶然損壞問題。若是大量發(fā)生，則更多的可能是芯片沾污或應(yīng)力的問題。