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LED防静电常识
LED 防静电常识
一. 什么是静电
物质都是由分子组成,分子是由原子组成,原子中有带负电的电子和带正电
荷的质子组成。在正常状况下,一个原子的质子数与电子数量相同,正负平衡,
所以对外表现出不带电的现象。但是电子环绕于原子核周围,一经外力即脱离轨
道,离开原来的原子儿而侵入其他的原子B ,A 原子因缺少电子数而带有正电现
象,称为阳离子、B 原子因增加电子数而呈带负电现象,称为阴离子。
造成不平衡电子分布的原因即是电子受外力而脱离轨道,这个外力包含各
种能量(如动能、位能、热能、化学能……等) , 静电是一种客 的自然现象,
产生的方式很多,基本过程可归纳为:接触 → 电荷 → 转移 → 偶电层形成 →
电荷分离。设备或人体上的静电最高可达数万伏以至数十万伏,在正常操作条件
下也常达数百至数千伏。人体由于自身的动作及与其它 体的接触-分离、磨擦
或感应等因素,可以带上几千伏甚至上万伏的静电。静电是正、负电荷在局部范
围内失去平衡的结果。它是一种电能,留存在 体表现,具有高电位、低电量、
小电流和作用时间短的特点。
当两个不同的 体相互接触时就会使得一个 体失去一些电荷如电子转移
到另一个 体使其带正电,而另一个体得到一些剩余电子的 体而带负电。若在
分离的过程中电荷难以中和,电荷就会积累使 体带上静电。所以 体与其它
体接触后分离就会带上静电。通常在从一个 体上剥离一张塑料薄膜时就是一种
典型的“接触分离”起电,在日常生活中脱衣服产生的静电也是“接触分离”起
电。在我们的周围环境甚至我们的身上都会带有不同程度的静电,当静电积累到
一定程度时就会发生放电。
二. 静电损害的特点
(1). 隐蔽性
人体不能直接感知静电除非发生静电放电,但是发生静电放电人体也不一定能
有电击的感觉,这是因为人体感知的静电放电电压为2 -3 KV,所以静电具有隐
蔽性。
(2). 潜在性
有些电子元器件受到静电损伤后的性能没有明显的下降,但多次累加放电会给
器件造成内伤而形成隐患。因此静电对器件的损伤具有潜在性。
(3). 随机性
电子元件甚么情况下会遭受静电破坏呢?可以这么说,从一个元件产生以后,
一直到它损坏以前,所有的过程都受到静电的威胁,而这些静电的产生也具
有随机动性性。其损坏也具有随机动性性。
(4).复杂性
静电放电损伤的失效分析工作,因电子产品的精、细、微小的结构特点而费
时、费事、费钱,要求较高的技术并往往需要使用扫描电镜等高精密仪器。
即使如此,有些静电损伤现象也难以与其他原因造成的损伤加以区别,使人
误把静电损伤失效当作其他失效。这在对静电放电损害未充分认识之前,常
常归因于早期失效或情况不明的失效,从而不自觉地掩盖了失效的真正原因。
所以静电对电子器件损伤的分析具有复杂性。
三. 静电对LED 的危害
LED 芯片为GaN 宽禁带材料,电阻率较高,该类芯片在生产过程中因静电产
生的感生电荷不易消失,累积到相当的程度,可以产生很高的静电电压。当超过
材料的承受能力时,会发生击穿现象并放电。蓝宝石衬底的蓝色芯片其正负电极
均位于芯片上面,间距很小;对于 InGaN/AlGaN/GaN 双异质结,InGaN 有源层仅
几十纳米,对静电的承受能力很小,极易被静电击穿,使器件失效。GaN 基 LED
和传统的LED 相比,抗静电能力差是其鲜明的缺点,静电导致的失效问题已成为
影响产品合格率和使用推广的一个非常棘手的问题。
四. LED 对静电的防范措施
静电控制的主要措施有:静电的泄漏和耗散、静电中和、静电屏蔽与接地、
增湿等。
静电放电引起的元器件击穿损害是电子工业最普遍、最严重的静电危害,它
分硬击穿和软击穿。硬击穿是一次性造成元器件介质击穿、烧毁或永久性失效;
软击穿则是造成器件的性能劣化或参数指标下降。
在LED 产业化生产中,静电的防范是否得当,直接影响到产品的成品率、可
靠性和经济效益。静电的防范措施有如下几种:
① 对生产、使用场所从人体、台、地、空间及产品传输、堆放等方面实施
防范,手段有防静电服 、手套、手环、鞋、垫、盒、离子风扇、检测
仪器等。
② 芯片上设计静电保护线路。也可从衬底材料、外延结构和芯片结构上改
进,在很大程度上解决防静电击穿的问题,例如用SiC 做衬底,使P 和
N 的两个电极从两个面引出,可以较
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