过电应力（EOS）器件、电路与系统 [ElectricalOverstress(EOS):Devices,CircuitsandSyste] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 史蒂文 H.沃尔德曼（Steven H.Voldman） 著，雷鑑铭 译

图书标签:

• 过电应力
• EOS
• 电力电子
• 电路保护
• 器件可靠性
• 系统设计
• 半导体
• 失效分析
• 电磁兼容
• 高压

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111523185

版次：1

商品编码：11896133

包装：平装

丛书名： 国际电气工程先进技术译丛

外文名称：ElectricalOverstress(EOS):Devices,CircuitsandSyste

开本：16开

出版时间：2016-03-01

用纸：胶版纸

页数：286

编辑推荐

适读人群 ：模拟及射频集成电路设计工程师，系统ESD工程师，EOS相关设计工程师，微电子科学与工程

　　由于工艺尺寸从微电子到纳电子等比例缩小，过电应力（EOS）持续影响着半导体制造、半导体器件和系统。本书介绍了EOS基础以及如何减缓EOS失效。本书提供EOS现象、EOS成因、EOS源、EOS物理、EOS失效机制、EOS片上和系统设计等清晰图片，也提出关于制造工艺、片上集成和系统级EOS保护网络中EOS源等富有启发性的观点，同时给出特殊工艺、电路和芯片的实例。本书在内容上全面覆盖从片上设计与电子设计自动化到工厂级EOS项目管理的EOS生产制造问题。

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内容简介

　　本书系统地介绍了过电应力（EOS）器件、电路与系统设计，并给出了大量实例，将EOS理论工程化。主要内容有EOS基础、EOS现象、EOS成因、EOS源、EOS物理及EOS失效机制，EOS电路与系统设计及EDA，半导体器件、电路与系统中的EOS失效及EOS片上与系统设计。

　　本书是作者半导体器件可靠性系列书籍的延续。对于专业模拟集成电路及射频集成电路设计工程师，以及系统ESD工程师具有较高的参考价值。随着纳米电子时代的到来，本书是一本重要的参考书，同时也是面向现代技术问题有益的启示。

　　本书主要面向需要学习和参考EOS相关设计的工程师，或需要学习EOS相关知识的微电子科学与工程和集成电路设计专业高年级本科生和研究生。

作者简介

Steven H.Voldman博士由于在CMOS、SOI和SiGe工艺下的静电放电（ESD）保护方面所作出的贡献，而成为了ESD领域的首位IEEE Fellow。

他于1979年在布法罗大学获得工程学学士学位；并于1981年在麻省理工学院（MIT）获得了电子工程方向的一个硕士学位；后来又在MIT获得第二个电子工程学位（工程硕士学位）；1986年他在IBM的驻地研究员计划的支持下，从佛蒙特大学获得了工程物理学硕士学位，并于1991年从该校获得电子工程博士学位。

他作为IBM研发团队的一员已经有25年的历史，主要致力于半导体器件物理、器件设计和可靠性（如软失效率、热电子、漏电机制、闩锁、ESD和EOS）的研究工作。

他在ESD和CMOS闩锁领域获得了245项美国专利。

目录

译者序
作者简介
原书前言
致谢
第1章EOS基本原理1
1.1EOS1
1.1.1EOS成本2
1.1.2产品现场返回——EOS百分比2
1.1.3产品现场返回——无缺陷与EOS3
1.1.4产品失效——集成电路的失效3
1.1.5EOS事件的分类3
1.1.6过电流5
1.1.7过电压5
1.1.8过电功率5
1.2EOS解密6
1.2.1EOS事件6
1.3EOS源7
1.3.1制造环境中的EOS源7
1.3.2生产环境中的EOS源8
1.4EOS的误解8
1.5EOS源最小化9
1.6EOS减缓9
1.7EOS损伤迹象10
1.7.1EOS损伤迹象——电气特征10
1.7.2EOS损伤迹象——可见特征10
1.8EOS与ESD11
1.8.1大/小电流EOS与ESD事件比较12
1.8.2EOS与ESD的差异 12
1.8.3EOS与ESD的相同点14
1.8.4大/小电流EOS与ESD波形比较14
1.8.5EOS与ESD事件失效损伤比较14
1.9EMI16
1.10EMC16
1.11过热应力17
1.11.1EOS与过热应力17
1.11.2温度相关的EOS18
1.11.3EOS与熔融温度18
1.12工艺等比例缩小的可靠性19
1.12.1工艺等比例缩小可靠性与浴盆曲线可靠性19
1.12.2可缩放的可靠性设计框20
1.12.3可缩放的ESD设计框20
1.12.4加载电压、触发电压和绝对最大电压20
1.13安全工作区21
1.13.1电气安全工作区22
1.13.2热安全工作区22
1.13.3瞬态安全工作区22
1.14总结及综述 23
参考文献24
第2章EOS模型基本原理30
2.1热时间常数30
2.1.1热扩散时间30
2.1.2绝热区时间常数31
2.1.3热扩散区时间常数32
2.1.4稳态时间常数32
2.2脉冲时间常数32
2.2.1ESD HBM脉冲时间常数32
2.2.2ESD MM脉冲时间常数33
2.2.3ESD充电器件模型脉冲时间常数33
2.2.4ESD脉冲时间常数——传输线脉冲33
2.2.5ESD脉冲时间常数——超快传输线脉冲34
2.2.6IEC61000-4-2脉冲时间常数 34
2.2.7电缆放电事件脉冲时间常数 34
2.2.8IEC61000-4-5脉冲时间常数 35
2.3EOS数学方法 35
2.3.1EOS数学方法——格林函数35
2.3.2EOS数学方法——图像法37
2.3.3EOS数学方法——热扩散偏微分方程39
2.3.4EOS数学方法——带变系数的热扩散偏微分方程39
2.3.5EOS数学方法——Duhamel公式39
2.3.6EOS数学方法——热传导方程积分变换43
2.4球面模型——Tasca推导46
2.4.1ESD时间区域的Tasca模型49
2.4.2EOS时间区域的Tasca模型49
2.4.3Vlasov-Sinkevitch模型50
2.5一维模型——Wunsch-Bell推导50
2.5.1Wunsch-Bell曲线53
2.5.2ESD时间区域的Wunsch-Bell模型53
2.5.3EOS时间区域的Wunsch-Bell模型54
2.6Ash模型 54
2.7圆柱模型——Arkhipov-Astvatsaturyan-Godovsyn-Rudenko推导 55
2.8三维平行六面模型——Dwyer-Franklin-Campbell推导55
2.8.1ESD时域的Dwyer-Franklin-Campbell模型60
2.8.2EOS时域的Dwyer-Franklin-Campbell模型60
2.9电阻模型——Smith-Littau推导61
2.10不稳定性63
2.10.1电气不稳定性63
2.10.2电气击穿 64
2.10.3电气不稳定性与骤回64
2.10.4热不稳定性65
2.11电迁移与EOS67
2.12总结及综述 67
参考文献68
第3章EOS、ESD、EMI、EMC及闩锁70
3.1EOS源70
3.1.1EOS源——雷击71
3.1.2EOS源——配电72
3.1.3EOS源——开关、继电器和线圈72
3.1.4EOS源——开关电源72
3.1.5EOS源——机械设备73
3.1.6EOS源——执行器 73
3.1.7EOS源——螺线管 73
3.1.8EOS源——伺服电动机73
3.1.9EOS源——变频驱动电动机75
3.1.10EOS源——电缆 75
3.2EOS失效机制76
3.2.1EOS失效机制：半导体工艺—应用适配76
3.2.2EOS失效机制：绑定线失效76
3.2.3EOS失效机制：从PCB到芯片的失效77
3.2.4EOS失效机制：外接负载到芯片失效78
3.2.5EOS失效机制：反向插入失效78
3.3失效机制——闩锁或EOS78
3.3.1闩锁与EOS设计窗口79
3.4失效机制——充电板模型或EOS79
3.5总结及综述80
参考文献80
第4章EOS失效分析83
4.1EOS失效分析83
4.1.1EOS失效分析——信息搜集与实情发现85
4.1.2EOS失效分析——失效分析报告及文档86
4.1.3EOS失效分析——故障点定位 87
4.1.4EOS失效分析——根本原因分析87
4.1.5EOS或ESD失效分析——可视化失效分析的差异87
4.2EOS失效分析——选择正确的工具91
4.2.1EOS失效分析——无损检测方法92
4.2.2EOS失效分析——有损检测方法93
4.2.3EOS失效分析——差分扫描量热法93
4.2.4EOS失效分析——扫描电子显微镜/能量色散X射线光谱仪94
4.2.5EOS失效分析——傅里叶变换红外光谱仪94
4.2.6EOS失效分析——离子色谱法 94
4.2.7EOS失效分析——光学显微镜 95
4.2.8EOS失效分析——扫描电子显微镜96
4.2.9EOS失效分析——透射电子显微镜96
4.2.10EOS失效分析——微光显微镜工具97
4.2.11EOS失效分析——电压对比工具98
4.2.12EOS失效分析——红外热像仪98
4.2.13EOS失效分析——光致电阻变化工具99
4.2.14EOS失效分析——红外-光致电阻变化工具99
4.2.15EOS失效分析——热致电压变化工具100
4.2.16EOS失效分析——原子力显微镜工具101
4.2.17EOS失效分析——超导量子干涉仪显微镜102
4.2.18EOS失效分析——皮秒级成像电流分析工具103
4.3总结及综述105
参考文献106
第5章EOS测试和仿真109
5.1ESD测试——器件级109
5.1.1ESD测试——人体模型109
5.1.2ESD测试——机器模型111
5.1.3ESD测试——带电器件模型113
5.2传输线脉冲测试114
5.2.1ESD测试——传输线脉冲115
5.2.2ESD测试——超高速传输线脉冲117
5.3ESD测试——系统级118
5.3.1ESD系统级测试——IEC 61000-4-2118
5.3.2ESD测试——人体金属模型118
5.3.3ESD测试——充电板模型119
5.3.4ESD测试——电缆放电事件120
5.4EOS测试122
5.4.1EOS测试——器件级122
5.4.2EOS测试——系统级123
5.5EOS测试——雷击123
5.6EOS测试——IEC 61000-4-5124
5.7EOS测试——传输线脉冲测试方法和EOS125
5.7.1EOS测试——长脉冲TLP测试方法125
5.7.2EOS测试——TLP方法、EOS和Wunsch–Bell模型125
5.7.3EOS测试——对于系统EOS评估的TLP方法的局限125
5.7.4EOS测试——电磁脉冲126
5.8EOS测试——直流和瞬态闩锁126
5.9EOS测试——扫描方法127
5.9.1EOS测试——敏感度和脆弱度127
5.9.2EOS测试——静电放电/电磁兼容性扫描127
5.9.3电磁干扰辐射扫描法129
5.9.4射频抗扰度扫描法130
5.9.5谐振扫描法131
5.9.6电流传播扫描法131
5.10总结及综述134
参考文献134
第6章EOS鲁棒性——半导体工艺139
6.1EOS和CMOS工艺139
6.1.1CMOS工艺——结构 139
6.1.2CMOS工艺——安全工作区140
6.1.3CMOS工艺——EOS和ESD失效机制141
6.1.4CMOS工艺——保护电路144
6.1.5CMOS工艺——绝缘体上硅148
6.1.6CMOS工艺——闩锁149
6.2EOS、射频CMOS以及双极技术150
6.2.1RF CMOS和双极技术——结构151
6.2.2RF CMOS和双极技术——安全工作区151
6.2.3RF CMOS和双极工艺——EOS和ESD失效机制151
6.2.4RF CMOS和双极技术——保护电路155
6.3EOS和LDMOS电源技术156
6.3.1LDMOS工艺——结构156
6.3.2LDMOS晶体管——ESD电气测量159
6.3.3LDMOS工艺——安全工作区160
6.3.4LDMOS工艺——失效机制160
6.3.5LDMOS工艺——保护电路162
6.3.6LDMOS工艺——闩锁163
6.4总结和综述164
参考文献164
第7章EOS设计——芯片级设计和布图规划165
7.1EOS和ESD协同综合——如何进行EOS和ESD设计165
7.2产品定义流程和技术评估 166
7.2.1标准产品确定流程 166
7.2.2EOS产品设计流程和产品定义 167
7.3EOS产品定义流程——恒定可靠性等比例缩小168
7.4EOS产品定义流程——自底向上的设计 168
7.5EOS产品定义流程——自顶向下的设计 169
7.6片上EOS注意事项——焊盘和绑定线设计170
7.7EOS外围I/O布图规划 171
7.7.1EOS周边I/O布图规划——拐角中VDD-VSS电源钳位的布局171
7.7.2EOS周边I/O布图规划——离散式电源钳位的布局173
7.7.3EOS周边I/O布图规划——多域半导体芯片173
7.8EOS芯片电网设计——符合IEC规范电网和互连设计注意事项174
7.8.1IEC 61000-4-2电源网络175
7.8.2ESD电源钳位设计综合——IEC 61000-4-2相关的ESD电源钳位176
7.9PCB设计177
7.9.1系统级电路板设计——接地设计177
7.9.2系统卡插入式接触 178
7.9.3元件和EOS保护器件布局178
7.10总结和综述 179
参考文献179
第8章EOS设计——芯片级电路设计181
8.1EOS保护器件 181
8.2EOS保护器件分类特性181
8.2.1EOS保护器件分类——电压抑制器件182
8.2.2EOS保护器件——限流器件 182
8.3EOS保护器件——方向性184
8.3.1EOS保护器件——单向184
8.3.2EOS保护器件——双向184
8.4EOS保护器件分类——I-V特性类型 185
8.4.1EOS保护器件分类——正电阻I-V特性类型185
8.4.2EOS保护器件分类——S形I-V特性类型 186
8.5EOS保护器件设计窗口187
8.5.1EOS保护器件与ESD器件设计窗口187
8.5.2EOS与ESD协同综合 188
8.5.3EOS启动ESD电路 188
8.6EOS保护器件——电压抑制器件的类型 188
8.6.1EOS保护器件——TVS器件189
8.6.2EOS保护器件——二极管189
8.6.3EOS保护器件——肖特基二极管189
8.6.4EOS保护器件——齐纳二极管190
8.6.5EOS保护器件——晶闸管浪涌保护器件190
8.6.6EOS保护器件——金属氧化物变阻器 191
8.6.7EOS保护器件——气体放电管器件192
8.7EOS保护器件——限流器件类型 194
8.7.1EOS保护器件——限流器件——PTC器件194
8.7.2EOS保护器件——导电聚合物器件 195
8.7.3EOS保护器件——限流器件——熔丝197
8.7.4EOS保护器件——限流器件——电子熔丝198
8.7.5EOS保护器件——限流器件——断路器198
8.8EOS保护——使用瞬态电压抑制器件和肖特基二极管跨接电路板的电源和地200
8.9EOS和ESD协同综合网络200
8.10电缆和PCB中的EOS协同综合201
8.11总结和综述 202
参考文献202
第9章EOS的预防和控制204
9.1控制EOS 204
9.1.1制造中的EOS控制 204
9.1.2生产中的EOS控制 204
9.1.3后端工艺中的EOS控制205
9.2EOS最小化206
9.2.1EOS预防——制造区域操作 207
9.2.2EOS预防——生产区域操作 208
9.3EOS最小化——设计过程中的预防措施209
9.4EOS预防——EOS方针和规则 209
9.5EOS预防——接地测试209
9.6EOS预防——互连210
9.7EOS预防——插入210
9.8EOS和EMI预防——PCB设计210
9.8.1EOS和EMI预防——PCB电源层和接地设计210
9.8.2EOS和EMI预防——PCB设计指南——器件挑选和布局211
9.8.3EOS和EMI预防——PCB设计准则——线路布线与平面211
9.9EOS预防——主板213
9.10EOS预防——板上和片上设计方案213
9.10.1EOS预防——运算放大器213
9.10.2EOS预防——低压差稳压器214
9.10.3EOS预防——软启动的过电流和过电压保护电路214
9.10.4EOS预防——电源EOC和EOV保护215
9.11高性能串行总线和EOS217
9.11.1高性能串行总线——FireWire和EOS218
9.11.2高性能串行总线——PCI和EOS218
9.11.3高性能串行总线——USB和EOS219
9.12总结和综述219
参考文献219
第10章EOS设计——电子设计自动化223
10.1EOS和EDA 223
10.2EOS和ESD设计规则检查223
10.2.1ESD设计规则检查 223
10.2.2ESD版图与原理图验证224
10.2.3ESD电气规则检查225
10.3EOS电气设计自动化226
10.3.1EOS设计规则检查226
10.3.2EOS版图与原理图对照验证227
10.3.3EOS电气规则检查228
10.3.4EOS可编程电气规则检查229
10.4PCB设计检查和验证229
10.5EOS和闩锁设计规则检查231
10.5.1闩锁设计规则检查 231
10.5.2闩锁电气规则检查 235
10.6总结和综述238
参考文献239
第11章EOS项目管理242
11.1EOS审核和生产的控制242
11.2生产过程中的EOS控制243
11.3EOS和组装厂纠正措施244
11.4EOS审核——从制造到组装控制244
11.5EOS程序——周、月、季度到年度审核245
11.6EOS和ESD设计发布 245
11.6.1EOS设计发布过程246
11.6.2ESD详尽手册246
11.6.3EOS详尽手册248
11.6.4EOS检查表250
11.6.5EOS设计审查252
11.7EOS设计、测试和认证253
11.8总结和综述253
参考文献253
第12章未来技术中的过电应力256
12.1未来工艺中的EOS影响256
12.2先进CMOS工艺中的EOS257
12.2.1FinFET技术中的EOS257
12.2.2EOS和电路设计258
12.32.5-D和3-D系统中的EOS意义258
12.3.12.5-D中的EOS意义259
12.3.2EOS和硅介质层 259
12.3.3EOS和硅通孔260
12.3.43-D系统的EOS意义262
12.4EOS和磁记录263
12.4.1EOS和磁电阻263
12.4.2EOS和巨磁电阻265
12.4.3EOS和隧道磁电阻265
12.5EOS和微机265
12.5.1微机电器件265
12.5.2MEM器件中的ESD担忧266
12.5.3微型电动机267
12.5.4微型电动机中的ESD担忧267
12.6EOS和RF-MEMS269
12.7纳米结构的EOS意义270
12.7.1EOS和相变存储器270
12.7.2EOS和石墨烯272
12.7.3EOS和碳纳米管272
12.8总结和综述273
参考文献274
附录280
附录A术语表280
附录B标准284

前言/序言

　　译者序当今电子工业中，迫切需要理解EOS源、识别EOS并提供EOS可靠的产品。本书是微电子技术领域中系统性地将EOS和ESD产品鲁棒技术与方法一起探讨的专业书籍。为了推动中国在电子产品可靠性研究及EOS保护领域的发展，使国内更多的设计人员与高等院校学子了解EOS领域，在机械工业出版社的大力支持下，由华中科技大学在EOS领域长期从事一线研究的教师们组织并完成本书的翻译工作，将一本EOS保护领域的设计参考书籍奉献给读者。

　　本书既总结了已有的文献资料论述的相关EOS物理、器件、电路与系统的基础知识，又系统地介绍了EOS器件、电路与系统设计，并给出了大量实例，将EOS理论工程化。它是一本自成体系的、理论性及实践性较强的专著。

　　本书是EOS器件、电路与系统研究与设计的理想教材，可作为电路设计、工艺、质量、可靠性和误差分析工程师的工具书，也可以作为电子科学与技术、微电子科学与工程和集成电路设计，尤其是模拟集成电路设计及射频集成电路设计专业高年级学生及研究生的参考书。

　　本书由雷鑑铭负责组织并完成全书主要的翻译工作。参与本书翻译工作的还有郭君辉、唐瀿溟、胡贝贝、孙帆及梅胜坤等。本书在翻译过程中得到了华中科技大学邹雪城教授、邹志革副教授、余国义高级工程师及电子科技大学刘志伟副教授的帮助及支持，在此表示感谢。特别感谢华中科技大学文华学院外国语学院英语系肖艳梅老师的审校。

　　EOS器件、电路与系统涉及的专业面广，鉴于译者水平有限，书中难免有不足及疏漏之处，敬请广大读者批评指正和谅解，在此表示衷心的感谢。

　　译者2016年1月于华中科技大学喻园

　　过电应力（EOS）器件、 电路与系统作者简介作者简介Steven H�盫oldman博士由于在CMOS、SOI及SiGe工艺下的静电放电（ElectroStatic Discharge,ESD）保护方面所作出的贡献，而成为了ESD领域的第一位IEEEFellow。

　　他于1979年在布法罗大学获得工程学学士学位,并于1981年在麻省理工学院（MIT）获得了电子工程专业第一个硕士学位，后来又在MIT获得第二个电子工程学位（工程硕士学位）；1986年他在IBM的驻地研究员计划的支持下，从佛蒙特大学获得了工程物理学硕士学位，并于1991年从该校获得电子工程博士学位。

　　他作为IBM研发团队的一员已经有25年了，主要致力于半导体器件的物理、器件设计和可靠性（如软失效率、热电子、漏电机制、闩锁、ESD和EOS）的研究工作。Voldman博士参与到闩锁技术的研发已经有30年之久。他的工作主要针对用于双极型SRAM、CMOSDRAM、CMOS逻辑、SOI、BiCMOS、SiGe、RFCMOS、RFSOI、智能电源和图像处理技术中的工艺和产品研究。在2007年，他成为Qimonda DRAM研发团队的一员，从事70nm、58nm和48nmCMOS工艺的研究。2008年，他初创了一个有限责任公司，并作为TSMC（台积电）45nmESD和闩锁开发团队的一部分在其总部中国台湾新竹工作。2009年至2011年，他作为ESD和闩锁研发高级首席工程师效力于Intersil公司。从2011年起，他独立运营一有限责任公司，主要提供咨询、教学和专利诉讼专家证人的支持。当前他也是韩国三星电子公司20nm以下工艺的顾问。

　　Voldman博士从1995年到2000年任美国半导体制造技术战略联盟（SEMATECH）ESD工作组主席。他的小组主要致力于ESD技术的基准量化，第一个传输线脉冲标准开发、策略计划，以及JEDEC-ESD协会标准和人体模型标准的协调工作。从2000年到2010年，作为ESD协会TLP和VF-TLP工作组的主席，他的小组主要负责首个TLP和VF-TLP的规范和标准的建立。Voldman博士还是ESD协会董事会和教育委员会的一员。

　　Voldman博士开启了“ESD在校园”计划，为国际上许多大学的教职员工和学生带去了ESD的讲座和互动交流。目前，已经在美国、新加坡、马来西亚、菲律宾、泰国、韩国、印度和中国等40余所大学开展关于ESD在校园项目。

　　Voldman博士在美国、中国、新加坡、马来西亚、斯里兰卡和以色列等进行ESD、闩锁和相关专利及发明的短期授课和培训。他在ESD和CMOS闩锁领域获得了245项美国专利。

　　自2007年起，他作为专家证人效力于CMOS开发、DRAM开发、SOI、半导体器件、ESD及闩锁等方面的专利诉讼案件达6起。

　　Voldman博士还在《科学美国人》杂志上撰写了多篇文章，并且是第一位撰写ESD、闩锁和EOS方面系列书籍的作者。他撰写的书籍包括《ESD物理与器件》《ESD电路与器件》《ESD射频技术与电路》《闩锁》《ESD失效机制与模型》《ESD设计与综合》《ESD揭秘：静电防护原理和典型应用》，以及本书。同时他也是《硅锗工艺、模型与设计》和《纳米电子学：纳米线、分子电子学与纳米器件》这两本书部分章节的撰稿人。另外，他的《ESD电路与器件》和《ESD射频技术与电路》（中文翻译版）也即将出版。

　　过电应力（EOS）器件、 电路与系统原书前言原书前言当今电子工业中，迫切需要理解EOS源、识别EOS并提供EOS可靠产品。由于制造业的不断发展，半导体网络规模和系统不断变化，可靠性的需求及EOS鲁棒产品也在不断变化。本书就是将基本EOS现象与当今真实世界环境联系起来。

　　鉴于有意义的书籍就是在今天对于片上ESD设计的教授也是有用的，本书就是使读者对EOS有一个基本的了解。对于专家、非专家、非技术人员及普通人,了解当今世界问题也是有必要的。今天，我们周围的现实世界的EOS问题无处不在，会发生在制造环境、电源、机械、执行器、电磁阀、电烙铁、电缆和照明各行各业中。当有开关、接地不良,接地回路,噪声和瞬变现象时，将会在EOS器件和印制电路板上产生一个电势。因此，对于专家及非专家，都需要了解并处理身边的EOS问题，进而来避免它。

　　围绕该主题的第一个关键问题是观念，EOS难以量化和定义。在ESD开发早期,这种看法也是真实的。结果是当今就没有关于EOS的教科书，据了解，系统与产品良率效益的较显著的百分比是与EOS相关的。

　　第二个关键问题是信念，即EOS中很难区分的ESD失效。但该区分对于定义器件或系统失效的根源很重要。因此，在本书中，将会再次强调。

　　第三个关键问题是不可能在相同的讲座、教程、资源或教科书中将EOS和ESD鲁棒产品的技术与方法一起探讨。实际情况是关于电磁兼容（EMC）和ESD的探讨及培训通常是分别讲授的。

　　本书有多个目标。

　　1)讲授EOS的基础与概念，以及与它们相关的半导体制造、操作及封装中真实世界中的工序。

　　2)为EOS量化提供雄厚的技术基础，突出数学和物理分析。在这种方式中，理解热物理作用和关系是至关重要的。

　　3)区分EOS和ESD。通过重点关注脉冲波形和时间尺度来实现。本书将不断通过从源到数学模型来强化它们之间的差异。

　　4)讨论与其他学科的交叉，如电磁干扰（EMI）、EMC和闩锁。

　　5)向读者揭示EOS测试以及半导体芯片和系统的标准。我们将再次区分EOS和ESD之间的测试和标准,同时揭示如何进行半导体芯片和系统的EOS保护。

　　6)展示如何对半导体芯片和系统同时进行EOS和ESD事件保护。

　　7)讲授在不同工艺类型（如数字、模拟功率电子）下的EOS问题。

　　8)要突出电子设计自动化（EDA）方法设计EOS鲁棒性产品。我们将再次明确区别EOS、ESD和闩锁的EDA解决方案。

　　9)从测量到审核，讨论制造环境相关的EOS项目管理，以确保EOS保护区。

　　10)初步了解当前和未来的新的纳米结构和纳米系统,同时提供对未来需求的洞察，以及在未来数年中对EOS关注的程度。

　　本书将包含如下内容：

　　第1章简要介绍EOS相关的基础与术语。在第1章中，奠定了EOS基础。第1章开启了EOS定义以及和其他现象的关系（如ESD、EMI、EMC和闩锁）的对话。在我们的讨论中，重点是从ESD区分EOS。因此，将通过本书区别失效分析、时间常数与其他识别和分类的手段的差异。同时也强调了定义EOS中安全工作区（SOA）及其作用的计划。

　　在第2章中，介绍理解EOS的数学及物理基础。本章的目标是阐述功率失效、时间常数及材料相关的数学和物理模型。本章将提供必要的工具了解方程和过去推导的电热模型的物理限制。本章的关键点是，ESD时域将从EOS时域中分出，提请注意这些处理中区分功率失效的解决方案。进行深入讨论的主要原因是为了表明EOS现象能够进行量化和理解——要针对怀疑论者，他们认为这种量化不是一门科学。

　　在第3章中，本书重点将回到EOS相关的源和失效机制实践探讨。EOS源包括机械、电磁阀、执行器、电缆和照明。区别来自元器件的失效、焊盘、键合线、封装等EOS失效机制。在这一章中，对于来自ESD的EOS特定失效也将给予关注。

　　第4章重点关注EOS失效机制和失效分析。本章简要介绍失效分析过程、失效分析技术和工具。同时展示了通过不同的失效分析工具得到的ESD和EOS失效结果的实例。

　　在第5章中，将讨论EOS和ESD测试技术和测试标准。EOS测试方法包括系统级测试（如IEC61000-4-2）和与EOS有关的瞬态浪涌标准（IEC61000-4-5）。本章还探讨ESD测试实验和标准，如人体模型（HBM）、机器模型（MM）、充电装置模型（CDM）、传输线脉冲（TLP）和超快传输线脉冲（VF-TLP）以及系统测试。系统级测试开始向EOS现象过渡（例如，电缆放电事件和CDE），因此测试将是我们讨论的一部分。

　　第6章将针对不同的半导体工艺（从CMOS、双极型、LDMOS到BCD）中的EOS以及不同的应用空间产生的问题展开讨论。关注点主要是什么技术可以解决功率与EOS鲁棒性的问题。

　　EOS设计是第7章的重点。一个关键的问题是如何区分ESD设计与EOS设计;另一个关键的问题是在给定的芯片或系统中怎样同时实现ESD设计和EOS设计。本章包括产品定义、规格、技术特征到自顶向下和自底向上的设计方法、布局规划,同时也展示了处理过电流及过温控制电路设计的用处。

　　在第8章中，将讨论EOS保护器件。这些包括转折器件与电压触发器件等。采用瞬态电压抑制器（TVS）、晶闸管浪涌保护器件（TSPD）、金属氧化物压敏电阻（MOV）、导电聚合物、气体放电管（GDT）、熔断器、断路器和其他器件实现EOS保护。这些EOS保护器件与那些用于ESD的保护器件有明显差别。

　　在第9章中，讨论了系统级的问题和解决方案。重点是量产与制造环境中的EOS控制。本章讨论预防行动、后端工艺控制及产品区域操作。

　　在第10章中，讨论了EOS的EDA技术与方法。采用设计规则检查（DRC）、版图与原理图对照（LVS）及电气规则检查（ERC）方法进行ESD和EOS检查及验证。在本章中，展示了当今应用于EOS环境的方法。

　　在第11章中，讨论了EOS项目管理流程。本章将展示设计评审、设计检查、纠正措施、审核及设计提交过程等主题，以确保产品的EOS鲁棒性。

　　在第12章中，讨论未来结构及纳米器件中的EOS。本章讨论磁记录、FinFET、石墨、碳纳米管及相变存储器的EOS问题。本章也对微电机、微镜、RF微电机开关以及许多新的器件进行了简单介绍。同时对2��5维和3维系统的硅内插器和硅通孔（TSV）中的EOS也给予了重点关注。

　　本书将打开你对EOS、ESD、EMI和EMC等领域的兴趣，并论述该技术与当今世界的相关性，建立了一个较强的ESD保护知识，同时也建议阅读其他图书,如《ESD揭秘：静电防护原理和典型应用》《ESD物理与器件》《ESD电路与工艺》《ESD射频电路与工艺》《ESD失效机理和模型》《ESD设计与综合》《闩锁》。

　　享受本书，享受EOS学科，而不要过于强调EOS。

《电子元件的隐形杀手：过电应力（EOS）的深度解析与防护策略》 在现代电子技术的飞速发展浪潮中，我们享受着前所未有的便利与高效。智能手机、高速计算、物联网设备，无一不依赖于精妙绝伦的电子元件。然而，在这微小的世界里，潜藏着一个不容忽视的巨大威胁——过电应力（Electrical Overstress, EOS）。它如同电子元件的“隐形杀手”，稍有不慎，便能导致元件失效、电路损坏，甚至引发系统级的灾难。本文并非一本教科书，而是一次深入的探究，一次对EOS现象的全面剖析，旨在揭示其本质、识别其根源，并提供切实可行的防护之道，从而保障我们引以为傲的电子产品能够稳定可靠地运行。 EOS：一个普遍却常被忽视的问题 想象一下，一颗精心设计、性能卓越的电子元件，在生产、测试、组装或实际使用过程中，突然发生性能衰退甚至彻底失效，原因并非是其内在的缺陷，而是来自外部的“过度能量”。这就是EOS的真实写照。EOS的产生形式多种多样，可能是瞬间的过电压、过电流，也可能是长期的异常工作条件。它不像静电放电（ESD）那样有明确的放电波形和易于理解的机制，EOS的表现更为复杂和隐蔽，有时甚至是渐进式的退化，这使得其诊断和预防更具挑战性。 EOS问题并非只存在于高功率、高电压的工业领域，它也悄然侵袭着我们日常接触的消费电子产品。例如，不规范的充电器使用、电源适配器的异常、甚至PCB板上的焊接缺陷，都可能成为EOS的导火索。一旦EOS发生，其后果往往是灾难性的：元器件击穿、短路、开路，进而导致整个设备失灵，数据丢失，甚至引发安全隐患。 EOS的物理机制：从微观到宏观的破坏 要理解EOS，我们必须深入到微观层面，探究其破坏的物理机制。当电子元件承受超出其额定参数的电流或电压时，其内部的半导体材料会发生一系列的物理变化。 热击穿（Thermal Breakdown）： 这是EOS最常见的破坏模式之一。当电流流过元件时，会因为电阻而产生焦耳热。如果电流过大，产生的热量超过了元件的散热能力，元件内部的温度会急剧升高。在半导体材料中，载流子的迁移率和掺杂浓度会随着温度升高而改变，这可能导致正反馈效应，即温度升高又引起电阻降低，进一步加大电流，形成“热失控”。最终，局部温度可能达到熔点，导致半导体结构被破坏，形成永久性损伤，如烧蚀、熔化。 电致击穿（Electrical Breakdown）： 在某些情况下，即使不产生显著的热量，过高的电场也会直接导致半导体材料的击穿。例如，在PN结反向偏置时，过高的反向电压会引起雪崩击穿或齐纳击穿。虽然这些击穿在一定程度上是元件的固有特性，但如果超出其额定耐压值，便会产生不可逆的永久性损坏，破坏PN结的完整性。 介质击穿（Dielectric Breakdown）： 许多电子元件，如MOSFET中的栅氧化层，电容器的绝缘层，都依赖于薄薄的绝缘介质层来隔离导电部分。如果施加的电压过高，会超出绝缘介质的耐压强度，导致介质层被击穿，形成导电通路，从而使元件失效。 这些微观层面的物理破坏，最终会在宏观上表现为元件的电学参数漂移（如阈值电压、漏电流、增益下降）或直接失效（短路、开路）。EOS的发生往往不是单一机制作用的结果，而是多种效应叠加，共同作用于元件。 EOS的识别与诊断：抽丝剥茧，找出元凶 EOS的诊断之所以困难，在于它缺乏ESD那样典型的波形特征，且其损伤可能是渐进的。然而，通过细致的观察和专业的分析，我们仍然可以有效地识别EOS的存在。 失效模式分析： 首先，要对失效的元件进行详细的电学参数测试，对比其在正常工作状态下的参数，判断是否存在异常。例如，MOSFET的漏电流是否异常增大，二极管的正向压降是否明显升高，集成电路的逻辑功能是否失常等。 外观检查： 失效元件的外观检查是重要的线索。EOS导致的损坏常常会在元件表面留下痕迹，例如烧蚀的痕迹、熔化的焊点、变色的封装材料等。通过显微镜观察，可以发现更微小的损伤，如金属层烧毁、半导体材料的裂纹等。 电流-电压（I-V）特性曲线分析： 绘制失效元件的I-V特性曲线，可以直观地反映其电学行为。EOS引起的短路、开路或参数漂移，都会在I-V曲线上留下独特的“指纹”。例如，短路会表现为低阻抗通路，开路则电阻极大。 供应链追溯： EOS的根源往往可以追溯到生产、测试、搬运或使用过程中的某个环节。详细记录失效元件的批次、来源、生产日期、测试数据以及使用环境等信息，有助于锁定问题的源头。 对比测试： 将失效元件与同批次未失效的元件进行对比测试，可以更清晰地发现EOS带来的差异。 EOS的防护策略：筑牢防线，守护元件 EOS的预防远比事后补救更为重要和经济。建立一套全面的EOS防护策略，是保障电子产品可靠性的关键。 设计阶段的考量： 额定参数选择： 在设计电路时，必须充分考虑元件的额定电压、电流、功率等参数，并留有足够的裕量。对于潜在的EOS风险，应选择具有更高耐压、耐流能力的元件。 过应力保护电路： 在关键节点设计专用的保护电路，如限流电阻、稳压二极管、瞬态电压抑制器（TVS）、熔断器等，可以在EOS发生时，迅速将过大的能量泄放或限制住，保护核心元件。 PCB布局与布线： 合理的PCB布局可以减少寄生参数的影响，避免高电流密度区域，从而降低EOS的发生概率。确保电源线和信号线有足够的宽度，以承载额定电流。 生产与测试过程的控制： 严格的静电防护（ESD）与EOS防护培训： 对生产和测试人员进行充分的培训，使其了解EOS的危害，并掌握正确的操作规范。 精确的测试设备： 确保测试设备的精度和稳定性，避免测试过程中的参数波动导致EOS。 规范的焊接与组装： 避免焊接过热、虚焊等不良工艺，这些都可能为EOS埋下隐患。 可靠的供应链管理： 严选供应商，对来料进行严格的质量检验，确保元件本身的质量可靠。 使用与维护的规范： 使用原装或认证的充电器与电源适配器： 劣质的充电器可能输出不稳定的电压和电流，极易引发EOS。 避免恶劣的使用环境： 避免在高温、潮湿、强电磁干扰等环境下长时间使用电子设备。 定期检查与维护： 对于长期使用的设备，应定期检查电源线、接口等，及时发现并排除潜在的EOS风险。 EOS：一个持续演进的挑战 随着电子技术的不断进步，电子元件的尺寸越来越小，工作频率越来越高，对EOS的耐受能力也随之降低。集成电路的复杂度日益增加，其内部的保护机制也变得更为精细和复杂。因此，EOS的研究和防护也需要不断地与时俱进。 本文旨在提供一个对EOS现象的全面而深入的理解，从其本质、成因、诊断方法到防护策略，都进行了细致的阐述。EOS并非不可战胜的敌人，只要我们对其保持警惕，深入研究，并采取科学有效的防护措施，就能最大限度地降低其带来的风险，确保我们的电子产品能够以其最佳的性能稳定运行，为科技的进步和人类的美好生活贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

对于那些经常与电子产品打交道，尤其是从事产品研发和维护的读者来说，《过电应力（EOS）器件、电路与系统》绝对是一本值得投资的书籍。 我购买这本书的初衷是想解决我们在产品测试中遇到的一个反复出现的可靠性问题，而这本书的内容恰好击中了要害。它不仅仅停留在理论层面，而是提供了大量实用的电路设计和保护器件选型的建议。我特别欣赏书中关于元器件选择的章节，它详细介绍了不同类型保护器件（如压敏电阻、TVS二极管、肖特基二极管等）的性能特点、适用范围以及在不同电路拓扑下的配置策略。书中还讲解了如何通过仿真工具来预测EOS的影响，并给出了一些具体的优化方案。虽然这本书的篇幅不小，但它的结构非常清晰，逻辑性强，能够帮助读者系统地构建对EOS的认知体系。看完之后，我对如何设计出更具鲁棒性的电子产品有了更深的理解，也对如何快速定位和解决EOS相关的故障更有信心了。

评分☆☆☆☆☆

《过电应力（EOS）器件、电路与系统》这本书，为我提供了一个全新的视角来审视电子产品的可靠性。 我之前一直认为，只要电路设计合理，就能保证产品的长期稳定运行，但这本书让我明白，EOS是一个不容忽视的潜在威胁。它详细阐述了EOS的来源、传播路径以及对不同类型电子元器件的破坏机制。书中关于“接地与布线”对EOS防护影响的讨论，让我茅塞顿开，很多曾经困扰我的杂散干扰和意外损坏问题，似乎都找到了根源。此外，这本书在介绍EOS防护措施时，也考虑到了成本和效率的平衡，并没有一味地堆砌昂贵的保护器件，而是提供了多种兼顾性能和经济性的方案。它鼓励工程师在设计初期就将EOS防护纳入考量，并通过系统性的分析来找到最优解。这本书对于任何想要深入了解电子产品可靠性，并致力于提升产品质量的专业人士来说，都具有极高的参考价值。

评分☆☆☆☆☆

我是一位对电子工程充满好奇的业余爱好者，偶然间看到了《过电应力（EOS）器件、电路与系统》这本书。 起初，我担心它会过于专业而难以理解，但事实证明我的顾虑是多余的。这本书在讲解EOS的概念时，采用了非常易懂的方式，从最基础的电学原理出发，逐步深入到复杂的电路设计。我尤其喜欢书中关于“失效模式分析”的部分，它通过图文并茂的方式，展示了各种EOS场景下元器件的物理损伤痕迹，这比单纯的文字描述要直观得多。这本书也让我明白，EOS不仅仅是电路设计者需要关注的问题，对于硬件工程师、测试工程师甚至产品经理来说，都有其学习的价值。它不仅仅是一本技术手册，更像是一次关于电子设备“生存之道”的探索。尽管我可能无法完全掌握书中所有高级的分析方法，但通过这本书，我确实对电子器件的脆弱性有了更深刻的认识，也更懂得如何去爱护我的电子设备了。

评分☆☆☆☆☆

我最近沉迷于一本关于电子设备过载应力的书籍，名字听起来有点硬核，叫《过电应力（EOS）器件、电路与系统》。 尽管我对这个领域算不上是专家，但这本书的引入部分做得相当不错，它非常细致地解释了EOS到底是什么，不仅仅是简单地“短路”或者“烧毁”，而是深入到导致这些问题的物理机制。我特别喜欢它关于瞬态电压抑制器（TVS）如何工作的章节，用了很多生动的类比，让我这个非专业人士也能理解其核心原理。书中也提到了各种不同的EOS事件，比如静电放电（ESD）和电气瞬态，以及它们是如何影响半导体器件的，这一点让我对日常生活中的一些电子设备故障有了新的认识。读完这部分，我感觉自己对保护电子元件免受意外高电压侵害的方法有了初步的概念，虽然书中后续的内容会涉及更复杂的电路设计和系统级保护，但仅仅是前面的基础知识，就已经让我觉得很有价值了。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是电子工程师的“救命稻草”！ 我原本以为EOS只是一个技术术语，但《过电应力（EOS）器件、电路与系统》这本书让我大开眼界。它不仅仅是罗列了EOS的危害，而是系统性地讲解了EOS的发生机理，从芯片制造的微观层面到整个系统的宏观表现，都给出了深入的剖析。我印象最深的是书中关于可靠性设计的部分，它强调了在早期设计阶段就应该考虑到EOS防护的重要性，而不是等到产品出现问题后再去补救。书中列举了大量的案例研究，分析了不同应用场景下的EOS风险，比如汽车电子、医疗设备和消费类电子产品，这些都非常有借鉴意义。虽然这本书的数学模型和仿真部分对我来说有点难度，但我可以感受到作者在数据分析和预测方面的严谨。总的来说，这本书为我们提供了一个全面的视角来理解和应对EOS挑战，对于提升产品可靠性和延长使用寿命至关重要。

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这个作者的书信得过

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好

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书是正版

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很不错！

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收到货后。试用后感觉真的很普通的

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