在现代电子系统中，静电放电（ESD） 是最常见且破坏性极强的电气威胁。它可能在生产、运输、组装甚至使用中发生，轻者导致功能异常，重者直接损毁器件。为了在研发与生产阶段评估器件抗静电能力，业界广泛采用三种主要模型：HBM（人体放电模型）、CDM（器件放电模型）、MM（机器放电模型）。这三种模型各有特点、测试标准与适用场景，本文将深入解析它们的原理、测试差异、意义，并结合 Boarden（宝宫） 的相关产品，提出实用的设计建议。
一、什么是ESD？
ESD 即 Electrostatic Discharge（静电放电），指不同电位物体间电荷迅速转移而产生的瞬间高压电流脉冲。其能轻易达到数千伏，常出现在操作人员手持金属工具、设备搬运或PCB贴装过程中。在敏感电子器件中，如LED驱动电源、通信接口、集成电路等，ESD 可造成：
- 半导体结构损坏；
- 信号传输中断；
- 器件寿命显著下降。
理解不同ESD模型，有助于制定更加有效的防护策略。
二、ESD三大模型概览
✅ HBM — Human Body Model（人体放电模型）
- 原理：模拟人体或操作者通过手指触碰元器件时放电的情景，使用100pF 电容 + 1.5kΩ 电阻的RC电路 。
- 标准：ANSI/ESDA‑JEDEC JS‑001（前称 STM5.1 / JESD22‑A114） 。
- 特点：
- 有较长放电时间（2–10 ns）
- 峰值电流约为0.67A/kV
- 常用于测试人体触碰引发的静电风险
- 应用：评估器件对生产环境中人体接触放电的抗扰能力。
✅ CDM — Charged Device Model（器件放电模型）
- 原理：元器件自身带电，触碰接地导体后快速释放电荷。
- 标准：ANSI/ESDA‑JEDEC JS‑002（取代旧 STM5.3.1 / JESD22‑C101） 。
- 特点：
- 极快放电（rise time <1ns）
- 峰值电流可达几十安培
- 属于现代自动化装配中最主要的ESD威胁模型()
- 应用：贴片器件在自动装配线中的风险最大。
✅ MM — Machine Model（机器放电模型）
- 原理：模拟金属工具或设备直接接触元器件并放电的情况，通常使用200pF 电容且无.series 抑制电阻 。
- 标准：ESD STM5.2 / JESD22‑A115。
- 特点：
- 高频率冲击、能量集中，类似于无阻抗放电
- 多数场景已被淘汰或较少采用 。
三、三模型对比表
| 模型 | 电容 | 电阻 | 典型放电时间 | 峰值电流 / 电压 | 场景/意义 |
|---|---|---|---|---|---|
| HBM | 100 pF | 1.5 kΩ | 2–10 ns | ~0.67 A/kV | 人体触碰放电，生产操作风险 |
| CDM | ~4 pF或30 pF | ~0Ω | <1 ns | 数十安培 | 自动装配、悬空器件触地 |
| MM | 200 pF | ≈0Ω | ~5–8 ns | 类似电压源 | 工具/设备接触放电，已弱化 |
总结可得：CDM频率高、峰值强、对芯片破坏性最大；HBM覆盖人机接触风险最广；MM更多是历史参考。
四、ESD防护设计核心建议
根据三种模型的特点，推荐以下防护方案：
⚡ 1. TVS瞬态电压抑制器
快速响应、纳秒级脉冲钳位，对于HBM和CDM模型防护都非常有效。
贴片时应尽可能靠近敏感IC，以减少线阻和延迟。
🧊 2. 高速接口的低电容ESD保护器件
对于USB/HDMI/USB‑C等高速差分信号接口，建议使用低电容 ESD 阵列器件（如 DFN 封装），保证信号完整性。
🧠 3. PCB布局与接地优化
- 缩短敏感器件到地线路径
- 添加引脚旁的阻尼电阻或 RC 滤波
- 合理规划走线、降低接地回路面积以减小CDM风险
✅ 4. QA与环境控制
- 落实作业人员接地与工作坪接地
- 控制生产环境湿度、使用离子风机减少静电积累
- 建立分类敏感等级流程（HBM/CDM等级结合体系）
五、Boarden（宝宫电子）的防护器件推荐
针对上述防护需求，Boarden 提供差异化产品支持：
| 产品类别 | 封装 | 优势 | 典型应用 |
|---|---|---|---|
| TVS 二极管系列 | SOD‑323、SOT‑23 等 | 快响应、宽压保护 | LED 驱动、电源输入接口 |
| 低电容 ESD 阵列器件 | DFN、SOT‑363 | 高速差分接口适用 | USB/HDMI/Type‑C保护 |
| CMS 贴片压敏电阻 | 0603–2220 | 高能量吸收、低残压 | AC 输入、工业电源端保护 |
| 共模抑制器（BIS 器件） | 专利结构 | 抑制共模干扰与 ESD | 照明、通信模块、充电桩 |
如需样品或评估报告，我们可根据客户具体应用场景，推荐最合适的器件型号。
理解并掌握 HBM、CDM、MM 三大 ESD 模型的本质，有助于设计出更可靠、符合标准的电子产品。厂家、设计工程师与质量控制团队应将 CDM 敏感性测试与 HBM 防护策略结合使用，以确保从生产到交付的全面可靠性。
结合 Boarden 在 ESD 防护领域多年的技术沉淀，宝宫致力于为客户提供从器件选型、布局建议、板级优化到产品验证的一站式解决方案，如需更多讨论可 ESD 应用手册或样品测试，联系我们将为您提供个性化防护建议及后续支持。
