電子器件EOS的分析與設計

電子產品在使用過程中，或多或少都存在浪涌的干擾，現在的電子產品或者是智能設備有的有使用直流電源＆電池或AC電源的供電系統，系統由于負載電流的增加，在使用過程中可能存在瞬態電流的沖擊，瞬間的尖峰電流會對器件產生過高的電壓或電流應力。以下器件的內部分析如下：

物理分析內部故障情況圖片；以下為具體的驅動控制IC故障故障剖面圖；

Root Cause：Electrical overstressapplied on Pin 5 （GATE）－EOS

（相關結論 IC廠家大多以英文方式給出）

EOS的含義：EOS是Electrical over Stress的縮寫，指所有的過度的電性應力，過度電性應力是指當外界電流或電壓超過器件的最大限制條件時，器件性能降低甚至損壞。在大多的器件失效案例中，電子元器件內部電路與參考地之間存在不同電位之間形成了短路狀況，產生過電流而造成元器件損壞。此為大多數電子器件失效的主要因素。

EOS產生的原因

上面所指的過度性應力為EOS，如下的原因就可能導致EOS問題的產生！

1．外界雷電浪涌的感應Surge

2．由于大電流的存在，電源瞬態上電引起的浪涌Surge超過了IC所承受的范圍。

3．電路板上開關器件及電路可能會導致電路板內部出現高壓尖峰，進而傳導到電路板上的其它位置及器件上；

4．電子線路中因為不好的PCB接地連接走線導致地平面的噪聲過大，產生大的電壓差；

5．電子產品或電子設備在強的電磁環境使用，受到其它電磁場的干擾而引起電子線路內部器件的損壞；

6．MCU及IC控制器進行開關操作產生I／O口的過沖及負電壓問題；

7．電子產品或電子設備的接口連接線進行熱插拔引起的浪涌Surge沖擊問題；

8．電子產品及設備的應用場合由于ESD的存在，從而引起器件的損壞。

EOS與ESD的差異

ESD是ElectrostaticDischarge的縮寫即靜電放電。靜電是一種電能，它存在于物體表面，是正負電荷在局部失衡時產生的一種現象。靜電測試主要是模擬人體，機器，器件之間的干擾過程，同時檢驗產品在相應的電磁環境中的抗干擾能力。ESD的現象可能會造成系統的誤動作，嚴重的現象會損壞IC內部的電路結構。

EOS的電性能特征：

一般會造成IC器件內部的金屬走線短路，內部功能電路損壞，燒毀，功能的喪失等等；由此可以判斷ESD 是 EOS的一種失效現象！

EOS的損壞特性

EOS從表現的現象來看：一般會損壞IC，PCB－Trace燒焦，IC內部器件開路，短路；根據電子元器件的常見原因分析中，EOS占47％是所有元器件的失效之最。

EOS在器件內部的保護電路問題；

通過PN結／二極管、三極管、MOS管、snap－back進行器件的內部功能單元保護，通過PN結二極管的理論，二極管有一個特性：正向導通反向截止，而且反偏電壓繼續增加會發生雪崩擊穿而導通，我們稱之為鉗位二極管（Clamp）。這正是我們設計靜電保護所需要的理論基礎，我們就是利用這個反向截止特性讓這個旁路在正常工作時處于斷開狀態，而外界有靜電的時候這個旁路二極管發生雪崩擊穿而形成旁路通路保護了內部電路或者柵極！

對于目前的常用器件的內部電子線路的保護電路采用內部Transistor（保護晶體管）誤動作進而觸發ESD cellsnapback，高能量的EOS會導致IC pin出現低阻抗和大電流，引發外部器件或IC損壞故障。

以上為IC的常用內部 Transistor（保護晶體管）誤動作進而觸發ESD cell snapback單元設計；對應一定能量的EOS能量，一般IC是會滿足相關的設計標準；常常由于不良布局在強的浪涌Surge工作狀況下：在進行高電壓共模浪涌（高電壓正負脈沖）測試時，IC－VCC電流由于內部Transistor接收到異常的高電壓脈沖；內部Transistor受到干擾出現誤觸發狀態；內部 Transistor（保護晶體管）誤動作進而觸發ESD cell snapback，導致IC pin出現低阻抗和大電流，引發外部器件或IC損壞故障，我們由此得到幾乎對于IC來講所有分析的結論的EOS＝ Root Cause：Electrical