過電應力（EOS）器件、電路與係統 [ElectricalOverstress(EOS):Devices,CircuitsandSyste] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] 史蒂文 H.沃爾德曼（Steven H.Voldman） 著，雷鑑銘 譯

圖書標籤:

• 過電應力
• EOS
• 電力電子
• 電路保護
• 器件可靠性
• 係統設計
• 半導體
• 失效分析
• 電磁兼容
• 高壓

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111523185

版次：1

商品編碼：11896133

包裝：平裝

叢書名： 國際電氣工程先進技術譯叢

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

開本：16開

齣版時間：2016-03-01

用紙：膠版紙

頁數：286

編輯推薦

適讀人群 ：模擬及射頻集成電路設計工程師，係統ESD工程師，EOS相關設計工程師，微電子科學與工程

　　由於工藝尺寸從微電子到納電子等比例縮小，過電應力（EOS）持續影響著半導體製造、半導體器件和係統。本書介紹瞭EOS基礎以及如何減緩EOS失效。本書提供EOS現象、EOS成因、EOS源、EOS物理、EOS失效機製、EOS片上和係統設計等清晰圖片，也提齣關於製造工藝、片上集成和係統級EOS保護網絡中EOS源等富有啓發性的觀點，同時給齣特殊工藝、電路和芯片的實例。本書在內容上全麵覆蓋從片上設計與電子設計自動化到工廠級EOS項目管理的EOS生産製造問題。

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內容簡介

　　本書係統地介紹瞭過電應力（EOS）器件、電路與係統設計，並給齣瞭大量實例，將EOS理論工程化。主要內容有EOS基礎、EOS現象、EOS成因、EOS源、EOS物理及EOS失效機製，EOS電路與係統設計及EDA，半導體器件、電路與係統中的EOS失效及EOS片上與係統設計。

　　本書是作者半導體器件可靠性係列書籍的延續。對於專業模擬集成電路及射頻集成電路設計工程師，以及係統ESD工程師具有較高的參考價值。隨著納米電子時代的到來，本書是一本重要的參考書，同時也是麵嚮現代技術問題有益的啓示。

　　本書主要麵嚮需要學習和參考EOS相關設計的工程師，或需要學習EOS相關知識的微電子科學與工程和集成電路設計專業高年級本科生和研究生。

作者簡介

Steven H.Voldman博士由於在CMOS、SOI和SiGe工藝下的靜電放電（ESD）保護方麵所作齣的貢獻，而成為瞭ESD領域的首位IEEE Fellow。

他於1979年在布法羅大學獲得工程學學士學位；並於1981年在麻省理工學院（MIT）獲得瞭電子工程方嚮的一個碩士學位；後來又在MIT獲得第二個電子工程學位（工程碩士學位）；1986年他在IBM的駐地研究員計劃的支持下，從佛濛特大學獲得瞭工程物理學碩士學位，並於1991年從該校獲得電子工程博士學位。

他作為IBM研發團隊的一員已經有25年的曆史，主要緻力於半導體器件物理、器件設計和可靠性（如軟失效率、熱電子、漏電機製、閂鎖、ESD和EOS）的研究工作。

他在ESD和CMOS閂鎖領域獲得瞭245項美國專利。

目錄

譯者序
作者簡介
原書前言
緻謝
第1章EOS基本原理1
1.1EOS1
1.1.1EOS成本2
1.1.2産品現場返迴——EOS百分比2
1.1.3産品現場返迴——無缺陷與EOS3
1.1.4産品失效——集成電路的失效3
1.1.5EOS事件的分類3
1.1.6過電流5
1.1.7過電壓5
1.1.8過電功率5
1.2EOS解密6
1.2.1EOS事件6
1.3EOS源7
1.3.1製造環境中的EOS源7
1.3.2生産環境中的EOS源8
1.4EOS的誤解8
1.5EOS源最小化9
1.6EOS減緩9
1.7EOS損傷跡象10
1.7.1EOS損傷跡象——電氣特徵10
1.7.2EOS損傷跡象——可見特徵10
1.8EOS與ESD11
1.8.1大/小電流EOS與ESD事件比較12
1.8.2EOS與ESD的差異 12
1.8.3EOS與ESD的相同點14
1.8.4大/小電流EOS與ESD波形比較14
1.8.5EOS與ESD事件失效損傷比較14
1.9EMI16
1.10EMC16
1.11過熱應力17
1.11.1EOS與過熱應力17
1.11.2溫度相關的EOS18
1.11.3EOS與熔融溫度18
1.12工藝等比例縮小的可靠性19
1.12.1工藝等比例縮小可靠性與浴盆麯綫可靠性19
1.12.2可縮放的可靠性設計框20
1.12.3可縮放的ESD設計框20
1.12.4加載電壓、觸發電壓和絕對最大電壓20
1.13安全工作區21
1.13.1電氣安全工作區22
1.13.2熱安全工作區22
1.13.3瞬態安全工作區22
1.14總結及綜述 23
參考文獻24
第2章EOS模型基本原理30
2.1熱時間常數30
2.1.1熱擴散時間30
2.1.2絕熱區時間常數31
2.1.3熱擴散區時間常數32
2.1.4穩態時間常數32
2.2脈衝時間常數32
2.2.1ESD HBM脈衝時間常數32
2.2.2ESD MM脈衝時間常數33
2.2.3ESD充電器件模型脈衝時間常數33
2.2.4ESD脈衝時間常數——傳輸綫脈衝33
2.2.5ESD脈衝時間常數——超快傳輸綫脈衝34
2.2.6IEC61000-4-2脈衝時間常數 34
2.2.7電纜放電事件脈衝時間常數 34
2.2.8IEC61000-4-5脈衝時間常數 35
2.3EOS數學方法 35
2.3.1EOS數學方法——格林函數35
2.3.2EOS數學方法——圖像法37
2.3.3EOS數學方法——熱擴散偏微分方程39
2.3.4EOS數學方法——帶變係數的熱擴散偏微分方程39
2.3.5EOS數學方法——Duhamel公式39
2.3.6EOS數學方法——熱傳導方程積分變換43
2.4球麵模型——Tasca推導46
2.4.1ESD時間區域的Tasca模型49
2.4.2EOS時間區域的Tasca模型49
2.4.3Vlasov-Sinkevitch模型50
2.5一維模型——Wunsch-Bell推導50
2.5.1Wunsch-Bell麯綫53
2.5.2ESD時間區域的Wunsch-Bell模型53
2.5.3EOS時間區域的Wunsch-Bell模型54
2.6Ash模型 54
2.7圓柱模型——Arkhipov-Astvatsaturyan-Godovsyn-Rudenko推導 55
2.8三維平行六麵模型——Dwyer-Franklin-Campbell推導55
2.8.1ESD時域的Dwyer-Franklin-Campbell模型60
2.8.2EOS時域的Dwyer-Franklin-Campbell模型60
2.9電阻模型——Smith-Littau推導61
2.10不穩定性63
2.10.1電氣不穩定性63
2.10.2電氣擊穿 64
2.10.3電氣不穩定性與驟迴64
2.10.4熱不穩定性65
2.11電遷移與EOS67
2.12總結及綜述 67
參考文獻68
第3章EOS、ESD、EMI、EMC及閂鎖70
3.1EOS源70
3.1.1EOS源——雷擊71
3.1.2EOS源——配電72
3.1.3EOS源——開關、繼電器和綫圈72
3.1.4EOS源——開關電源72
3.1.5EOS源——機械設備73
3.1.6EOS源——執行器 73
3.1.7EOS源——螺綫管 73
3.1.8EOS源——伺服電動機73
3.1.9EOS源——變頻驅動電動機75
3.1.10EOS源——電纜 75
3.2EOS失效機製76
3.2.1EOS失效機製：半導體工藝—應用適配76
3.2.2EOS失效機製：綁定綫失效76
3.2.3EOS失效機製：從PCB到芯片的失效77
3.2.4EOS失效機製：外接負載到芯片失效78
3.2.5EOS失效機製：反嚮插入失效78
3.3失效機製——閂鎖或EOS78
3.3.1閂鎖與EOS設計窗口79
3.4失效機製——充電闆模型或EOS79
3.5總結及綜述80
參考文獻80
第4章EOS失效分析83
4.1EOS失效分析83
4.1.1EOS失效分析——信息搜集與實情發現85
4.1.2EOS失效分析——失效分析報告及文檔86
4.1.3EOS失效分析——故障點定位 87
4.1.4EOS失效分析——根本原因分析87
4.1.5EOS或ESD失效分析——可視化失效分析的差異87
4.2EOS失效分析——選擇正確的工具91
4.2.1EOS失效分析——無損檢測方法92
4.2.2EOS失效分析——有損檢測方法93
4.2.3EOS失效分析——差分掃描量熱法93
4.2.4EOS失效分析——掃描電子顯微鏡/能量色散X射綫光譜儀94
4.2.5EOS失效分析——傅裏葉變換紅外光譜儀94
4.2.6EOS失效分析——離子色譜法 94
4.2.7EOS失效分析——光學顯微鏡 95
4.2.8EOS失效分析——掃描電子顯微鏡96
4.2.9EOS失效分析——透射電子顯微鏡96
4.2.10EOS失效分析——微光顯微鏡工具97
4.2.11EOS失效分析——電壓對比工具98
4.2.12EOS失效分析——紅外熱像儀98
4.2.13EOS失效分析——光緻電阻變化工具99
4.2.14EOS失效分析——紅外-光緻電阻變化工具99
4.2.15EOS失效分析——熱緻電壓變化工具100
4.2.16EOS失效分析——原子力顯微鏡工具101
4.2.17EOS失效分析——超導量子乾涉儀顯微鏡102
4.2.18EOS失效分析——皮秒級成像電流分析工具103
4.3總結及綜述105
參考文獻106
第5章EOS測試和仿真109
5.1ESD測試——器件級109
5.1.1ESD測試——人體模型109
5.1.2ESD測試——機器模型111
5.1.3ESD測試——帶電器件模型113
5.2傳輸綫脈衝測試114
5.2.1ESD測試——傳輸綫脈衝115
5.2.2ESD測試——超高速傳輸綫脈衝117
5.3ESD測試——係統級118
5.3.1ESD係統級測試——IEC 61000-4-2118
5.3.2ESD測試——人體金屬模型118
5.3.3ESD測試——充電闆模型119
5.3.4ESD測試——電纜放電事件120
5.4EOS測試122
5.4.1EOS測試——器件級122
5.4.2EOS測試——係統級123
5.5EOS測試——雷擊123
5.6EOS測試——IEC 61000-4-5124
5.7EOS測試——傳輸綫脈衝測試方法和EOS125
5.7.1EOS測試——長脈衝TLP測試方法125
5.7.2EOS測試——TLP方法、EOS和Wunsch–Bell模型125
5.7.3EOS測試——對於係統EOS評估的TLP方法的局限125
5.7.4EOS測試——電磁脈衝126
5.8EOS測試——直流和瞬態閂鎖126
5.9EOS測試——掃描方法127
5.9.1EOS測試——敏感度和脆弱度127
5.9.2EOS測試——靜電放電/電磁兼容性掃描127
5.9.3電磁乾擾輻射掃描法129
5.9.4射頻抗擾度掃描法130
5.9.5諧振掃描法131
5.9.6電流傳播掃描法131
5.10總結及綜述134
參考文獻134
第6章EOS魯棒性——半導體工藝139
6.1EOS和CMOS工藝139
6.1.1CMOS工藝——結構 139
6.1.2CMOS工藝——安全工作區140
6.1.3CMOS工藝——EOS和ESD失效機製141
6.1.4CMOS工藝——保護電路144
6.1.5CMOS工藝——絕緣體上矽148
6.1.6CMOS工藝——閂鎖149
6.2EOS、射頻CMOS以及雙極技術150
6.2.1RF CMOS和雙極技術——結構151
6.2.2RF CMOS和雙極技術——安全工作區151
6.2.3RF CMOS和雙極工藝——EOS和ESD失效機製151
6.2.4RF CMOS和雙極技術——保護電路155
6.3EOS和LDMOS電源技術156
6.3.1LDMOS工藝——結構156
6.3.2LDMOS晶體管——ESD電氣測量159
6.3.3LDMOS工藝——安全工作區160
6.3.4LDMOS工藝——失效機製160
6.3.5LDMOS工藝——保護電路162
6.3.6LDMOS工藝——閂鎖163
6.4總結和綜述164
參考文獻164
第7章EOS設計——芯片級設計和布圖規劃165
7.1EOS和ESD協同綜閤——如何進行EOS和ESD設計165
7.2産品定義流程和技術評估 166
7.2.1標準産品確定流程 166
7.2.2EOS産品設計流程和産品定義 167
7.3EOS産品定義流程——恒定可靠性等比例縮小168
7.4EOS産品定義流程——自底嚮上的設計 168
7.5EOS産品定義流程——自頂嚮下的設計 169
7.6片上EOS注意事項——焊盤和綁定綫設計170
7.7EOS外圍I/O布圖規劃 171
7.7.1EOS周邊I/O布圖規劃——拐角中VDD-VSS電源鉗位的布局171
7.7.2EOS周邊I/O布圖規劃——離散式電源鉗位的布局173
7.7.3EOS周邊I/O布圖規劃——多域半導體芯片173
7.8EOS芯片電網設計——符閤IEC規範電網和互連設計注意事項174
7.8.1IEC 61000-4-2電源網絡175
7.8.2ESD電源鉗位設計綜閤——IEC 61000-4-2相關的ESD電源鉗位176
7.9PCB設計177
7.9.1係統級電路闆設計——接地設計177
7.9.2係統卡插入式接觸 178
7.9.3元件和EOS保護器件布局178
7.10總結和綜述 179
參考文獻179
第8章EOS設計——芯片級電路設計181
8.1EOS保護器件 181
8.2EOS保護器件分類特性181
8.2.1EOS保護器件分類——電壓抑製器件182
8.2.2EOS保護器件——限流器件 182
8.3EOS保護器件——方嚮性184
8.3.1EOS保護器件——單嚮184
8.3.2EOS保護器件——雙嚮184
8.4EOS保護器件分類——I-V特性類型 185
8.4.1EOS保護器件分類——正電阻I-V特性類型185
8.4.2EOS保護器件分類——S形I-V特性類型 186
8.5EOS保護器件設計窗口187
8.5.1EOS保護器件與ESD器件設計窗口187
8.5.2EOS與ESD協同綜閤 188
8.5.3EOS啓動ESD電路 188
8.6EOS保護器件——電壓抑製器件的類型 188
8.6.1EOS保護器件——TVS器件189
8.6.2EOS保護器件——二極管189
8.6.3EOS保護器件——肖特基二極管189
8.6.4EOS保護器件——齊納二極管190
8.6.5EOS保護器件——晶閘管浪湧保護器件190
8.6.6EOS保護器件——金屬氧化物變阻器 191
8.6.7EOS保護器件——氣體放電管器件192
8.7EOS保護器件——限流器件類型 194
8.7.1EOS保護器件——限流器件——PTC器件194
8.7.2EOS保護器件——導電聚閤物器件 195
8.7.3EOS保護器件——限流器件——熔絲197
8.7.4EOS保護器件——限流器件——電子熔絲198
8.7.5EOS保護器件——限流器件——斷路器198
8.8EOS保護——使用瞬態電壓抑製器件和肖特基二極管跨接電路闆的電源和地200
8.9EOS和ESD協同綜閤網絡200
8.10電纜和PCB中的EOS協同綜閤201
8.11總結和綜述 202
參考文獻202
第9章EOS的預防和控製204
9.1控製EOS 204
9.1.1製造中的EOS控製 204
9.1.2生産中的EOS控製 204
9.1.3後端工藝中的EOS控製205
9.2EOS最小化206
9.2.1EOS預防——製造區域操作 207
9.2.2EOS預防——生産區域操作 208
9.3EOS最小化——設計過程中的預防措施209
9.4EOS預防——EOS方針和規則 209
9.5EOS預防——接地測試209
9.6EOS預防——互連210
9.7EOS預防——插入210
9.8EOS和EMI預防——PCB設計210
9.8.1EOS和EMI預防——PCB電源層和接地設計210
9.8.2EOS和EMI預防——PCB設計指南——器件挑選和布局211
9.8.3EOS和EMI預防——PCB設計準則——綫路布綫與平麵211
9.9EOS預防——主闆213
9.10EOS預防——闆上和片上設計方案213
9.10.1EOS預防——運算放大器213
9.10.2EOS預防——低壓差穩壓器214
9.10.3EOS預防——軟啓動的過電流和過電壓保護電路214
9.10.4EOS預防——電源EOC和EOV保護215
9.11高性能串行總綫和EOS217
9.11.1高性能串行總綫——FireWire和EOS218
9.11.2高性能串行總綫——PCI和EOS218
9.11.3高性能串行總綫——USB和EOS219
9.12總結和綜述219
參考文獻219
第10章EOS設計——電子設計自動化223
10.1EOS和EDA 223
10.2EOS和ESD設計規則檢查223
10.2.1ESD設計規則檢查 223
10.2.2ESD版圖與原理圖驗證224
10.2.3ESD電氣規則檢查225
10.3EOS電氣設計自動化226
10.3.1EOS設計規則檢查226
10.3.2EOS版圖與原理圖對照驗證227
10.3.3EOS電氣規則檢查228
10.3.4EOS可編程電氣規則檢查229
10.4PCB設計檢查和驗證229
10.5EOS和閂鎖設計規則檢查231
10.5.1閂鎖設計規則檢查 231
10.5.2閂鎖電氣規則檢查 235
10.6總結和綜述238
參考文獻239
第11章EOS項目管理242
11.1EOS審核和生産的控製242
11.2生産過程中的EOS控製243
11.3EOS和組裝廠糾正措施244
11.4EOS審核——從製造到組裝控製244
11.5EOS程序——周、月、季度到年度審核245
11.6EOS和ESD設計發布 245
11.6.1EOS設計發布過程246
11.6.2ESD詳盡手冊246
11.6.3EOS詳盡手冊248
11.6.4EOS檢查錶250
11.6.5EOS設計審查252
11.7EOS設計、測試和認證253
11.8總結和綜述253
參考文獻253
第12章未來技術中的過電應力256
12.1未來工藝中的EOS影響256
12.2先進CMOS工藝中的EOS257
12.2.1FinFET技術中的EOS257
12.2.2EOS和電路設計258
12.32.5-D和3-D係統中的EOS意義258
12.3.12.5-D中的EOS意義259
12.3.2EOS和矽介質層 259
12.3.3EOS和矽通孔260
12.3.43-D係統的EOS意義262
12.4EOS和磁記錄263
12.4.1EOS和磁電阻263
12.4.2EOS和巨磁電阻265
12.4.3EOS和隧道磁電阻265
12.5EOS和微機265
12.5.1微機電器件265
12.5.2MEM器件中的ESD擔憂266
12.5.3微型電動機267
12.5.4微型電動機中的ESD擔憂267
12.6EOS和RF-MEMS269
12.7納米結構的EOS意義270
12.7.1EOS和相變存儲器270
12.7.2EOS和石墨烯272
12.7.3EOS和碳納米管272
12.8總結和綜述273
參考文獻274
附錄280
附錄A術語錶280
附錄B標準284

前言/序言

　　譯者序當今電子工業中，迫切需要理解EOS源、識彆EOS並提供EOS可靠的産品。本書是微電子技術領域中係統性地將EOS和ESD産品魯棒技術與方法一起探討的專業書籍。為瞭推動中國在電子産品可靠性研究及EOS保護領域的發展，使國內更多的設計人員與高等院校學子瞭解EOS領域，在機械工業齣版社的大力支持下，由華中科技大學在EOS領域長期從事一綫研究的教師們組織並完成本書的翻譯工作，將一本EOS保護領域的設計參考書籍奉獻給讀者。

　　本書既總結瞭已有的文獻資料論述的相關EOS物理、器件、電路與係統的基礎知識，又係統地介紹瞭EOS器件、電路與係統設計，並給齣瞭大量實例，將EOS理論工程化。它是一本自成體係的、理論性及實踐性較強的專著。

　　本書是EOS器件、電路與係統研究與設計的理想教材，可作為電路設計、工藝、質量、可靠性和誤差分析工程師的工具書，也可以作為電子科學與技術、微電子科學與工程和集成電路設計，尤其是模擬集成電路設計及射頻集成電路設計專業高年級學生及研究生的參考書。

　　本書由雷鑑銘負責組織並完成全書主要的翻譯工作。參與本書翻譯工作的還有郭君輝、唐瀿溟、鬍貝貝、孫帆及梅勝坤等。本書在翻譯過程中得到瞭華中科技大學鄒雪城教授、鄒誌革副教授、餘國義高級工程師及電子科技大學劉誌偉副教授的幫助及支持，在此錶示感謝。特彆感謝華中科技大學文華學院外國語學院英語係肖艷梅老師的審校。

　　EOS器件、電路與係統涉及的專業麵廣，鑒於譯者水平有限，書中難免有不足及疏漏之處，敬請廣大讀者批評指正和諒解，在此錶示衷心的感謝。

　　譯者2016年1月於華中科技大學喻園

　　過電應力（EOS）器件、 電路與係統作者簡介作者簡介Steven H�盫oldman博士由於在CMOS、SOI及SiGe工藝下的靜電放電（ElectroStatic Discharge,ESD）保護方麵所作齣的貢獻，而成為瞭ESD領域的第一位IEEEFellow。

　　他於1979年在布法羅大學獲得工程學學士學位,並於1981年在麻省理工學院（MIT）獲得瞭電子工程專業第一個碩士學位，後來又在MIT獲得第二個電子工程學位（工程碩士學位）；1986年他在IBM的駐地研究員計劃的支持下，從佛濛特大學獲得瞭工程物理學碩士學位，並於1991年從該校獲得電子工程博士學位。

　　他作為IBM研發團隊的一員已經有25年瞭，主要緻力於半導體器件的物理、器件設計和可靠性（如軟失效率、熱電子、漏電機製、閂鎖、ESD和EOS）的研究工作。Voldman博士參與到閂鎖技術的研發已經有30年之久。他的工作主要針對用於雙極型SRAM、CMOSDRAM、CMOS邏輯、SOI、BiCMOS、SiGe、RFCMOS、RFSOI、智能電源和圖像處理技術中的工藝和産品研究。在2007年，他成為Qimonda DRAM研發團隊的一員，從事70nm、58nm和48nmCMOS工藝的研究。2008年，他初創瞭一個有限責任公司，並作為TSMC（颱積電）45nmESD和閂鎖開發團隊的一部分在其總部中國颱灣新竹工作。2009年至2011年，他作為ESD和閂鎖研發高級首席工程師效力於Intersil公司。從2011年起，他獨立運營一有限責任公司，主要提供谘詢、教學和專利訴訟專傢證人的支持。當前他也是韓國三星電子公司20nm以下工藝的顧問。

　　Voldman博士從1995年到2000年任美國半導體製造技術戰略聯盟（SEMATECH）ESD工作組主席。他的小組主要緻力於ESD技術的基準量化，第一個傳輸綫脈衝標準開發、策略計劃，以及JEDEC-ESD協會標準和人體模型標準的協調工作。從2000年到2010年，作為ESD協會TLP和VF-TLP工作組的主席，他的小組主要負責首個TLP和VF-TLP的規範和標準的建立。Voldman博士還是ESD協會董事會和教育委員會的一員。

　　Voldman博士開啓瞭“ESD在校園”計劃，為國際上許多大學的教職員工和學生帶去瞭ESD的講座和互動交流。目前，已經在美國、新加坡、馬來西亞、菲律賓、泰國、韓國、印度和中國等40餘所大學開展關於ESD在校園項目。

　　Voldman博士在美國、中國、新加坡、馬來西亞、斯裏蘭卡和以色列等進行ESD、閂鎖和相關專利及發明的短期授課和培訓。他在ESD和CMOS閂鎖領域獲得瞭245項美國專利。

　　自2007年起，他作為專傢證人效力於CMOS開發、DRAM開發、SOI、半導體器件、ESD及閂鎖等方麵的專利訴訟案件達6起。

　　Voldman博士還在《科學美國人》雜誌上撰寫瞭多篇文章，並且是第一位撰寫ESD、閂鎖和EOS方麵係列書籍的作者。他撰寫的書籍包括《ESD物理與器件》《ESD電路與器件》《ESD射頻技術與電路》《閂鎖》《ESD失效機製與模型》《ESD設計與綜閤》《ESD揭秘：靜電防護原理和典型應用》，以及本書。同時他也是《矽鍺工藝、模型與設計》和《納米電子學：納米綫、分子電子學與納米器件》這兩本書部分章節的撰稿人。另外，他的《ESD電路與器件》和《ESD射頻技術與電路》（中文翻譯版）也即將齣版。

　　過電應力（EOS）器件、 電路與係統原書前言原書前言當今電子工業中，迫切需要理解EOS源、識彆EOS並提供EOS可靠産品。由於製造業的不斷發展，半導體網絡規模和係統不斷變化，可靠性的需求及EOS魯棒産品也在不斷變化。本書就是將基本EOS現象與當今真實世界環境聯係起來。

　　鑒於有意義的書籍就是在今天對於片上ESD設計的教授也是有用的，本書就是使讀者對EOS有一個基本的瞭解。對於專傢、非專傢、非技術人員及普通人,瞭解當今世界問題也是有必要的。今天，我們周圍的現實世界的EOS問題無處不在，會發生在製造環境、電源、機械、執行器、電磁閥、電烙鐵、電纜和照明各行各業中。當有開關、接地不良,接地迴路,噪聲和瞬變現象時，將會在EOS器件和印製電路闆上産生一個電勢。因此，對於專傢及非專傢，都需要瞭解並處理身邊的EOS問題，進而來避免它。

　　圍繞該主題的第一個關鍵問題是觀念，EOS難以量化和定義。在ESD開發早期,這種看法也是真實的。結果是當今就沒有關於EOS的教科書，據瞭解，係統與産品良率效益的較顯著的百分比是與EOS相關的。

　　第二個關鍵問題是信念，即EOS中很難區分的ESD失效。但該區分對於定義器件或係統失效的根源很重要。因此，在本書中，將會再次強調。

　　第三個關鍵問題是不可能在相同的講座、教程、資源或教科書中將EOS和ESD魯棒産品的技術與方法一起探討。實際情況是關於電磁兼容（EMC）和ESD的探討及培訓通常是分彆講授的。

　　本書有多個目標。

　　1)講授EOS的基礎與概念，以及與它們相關的半導體製造、操作及封裝中真實世界中的工序。

　　2)為EOS量化提供雄厚的技術基礎，突齣數學和物理分析。在這種方式中，理解熱物理作用和關係是至關重要的。

　　3)區分EOS和ESD。通過重點關注脈衝波形和時間尺度來實現。本書將不斷通過從源到數學模型來強化它們之間的差異。

　　4)討論與其他學科的交叉，如電磁乾擾（EMI）、EMC和閂鎖。

　　5)嚮讀者揭示EOS測試以及半導體芯片和係統的標準。我們將再次區分EOS和ESD之間的測試和標準,同時揭示如何進行半導體芯片和係統的EOS保護。

　　6)展示如何對半導體芯片和係統同時進行EOS和ESD事件保護。

　　7)講授在不同工藝類型（如數字、模擬功率電子）下的EOS問題。

　　8)要突齣電子設計自動化（EDA）方法設計EOS魯棒性産品。我們將再次明確區彆EOS、ESD和閂鎖的EDA解決方案。

　　9)從測量到審核，討論製造環境相關的EOS項目管理，以確保EOS保護區。

　　10)初步瞭解當前和未來的新的納米結構和納米係統,同時提供對未來需求的洞察，以及在未來數年中對EOS關注的程度。

　　本書將包含如下內容：

　　第1章簡要介紹EOS相關的基礎與術語。在第1章中，奠定瞭EOS基礎。第1章開啓瞭EOS定義以及和其他現象的關係（如ESD、EMI、EMC和閂鎖）的對話。在我們的討論中，重點是從ESD區分EOS。因此，將通過本書區彆失效分析、時間常數與其他識彆和分類的手段的差異。同時也強調瞭定義EOS中安全工作區（SOA）及其作用的計劃。

　　在第2章中，介紹理解EOS的數學及物理基礎。本章的目標是闡述功率失效、時間常數及材料相關的數學和物理模型。本章將提供必要的工具瞭解方程和過去推導的電熱模型的物理限製。本章的關鍵點是，ESD時域將從EOS時域中分齣，提請注意這些處理中區分功率失效的解決方案。進行深入討論的主要原因是為瞭錶明EOS現象能夠進行量化和理解——要針對懷疑論者，他們認為這種量化不是一門科學。

　　在第3章中，本書重點將迴到EOS相關的源和失效機製實踐探討。EOS源包括機械、電磁閥、執行器、電纜和照明。區彆來自元器件的失效、焊盤、鍵閤綫、封裝等EOS失效機製。在這一章中，對於來自ESD的EOS特定失效也將給予關注。

　　第4章重點關注EOS失效機製和失效分析。本章簡要介紹失效分析過程、失效分析技術和工具。同時展示瞭通過不同的失效分析工具得到的ESD和EOS失效結果的實例。

　　在第5章中，將討論EOS和ESD測試技術和測試標準。EOS測試方法包括係統級測試（如IEC61000-4-2）和與EOS有關的瞬態浪湧標準（IEC61000-4-5）。本章還探討ESD測試實驗和標準，如人體模型（HBM）、機器模型（MM）、充電裝置模型（CDM）、傳輸綫脈衝（TLP）和超快傳輸綫脈衝（VF-TLP）以及係統測試。係統級測試開始嚮EOS現象過渡（例如，電纜放電事件和CDE），因此測試將是我們討論的一部分。

　　第6章將針對不同的半導體工藝（從CMOS、雙極型、LDMOS到BCD）中的EOS以及不同的應用空間産生的問題展開討論。關注點主要是什麼技術可以解決功率與EOS魯棒性的問題。

　　EOS設計是第7章的重點。一個關鍵的問題是如何區分ESD設計與EOS設計;另一個關鍵的問題是在給定的芯片或係統中怎樣同時實現ESD設計和EOS設計。本章包括産品定義、規格、技術特徵到自頂嚮下和自底嚮上的設計方法、布局規劃,同時也展示瞭處理過電流及過溫控製電路設計的用處。

　　在第8章中，將討論EOS保護器件。這些包括轉摺器件與電壓觸發器件等。采用瞬態電壓抑製器（TVS）、晶閘管浪湧保護器件（TSPD）、金屬氧化物壓敏電阻（MOV）、導電聚閤物、氣體放電管（GDT）、熔斷器、斷路器和其他器件實現EOS保護。這些EOS保護器件與那些用於ESD的保護器件有明顯差彆。

　　在第9章中，討論瞭係統級的問題和解決方案。重點是量産與製造環境中的EOS控製。本章討論預防行動、後端工藝控製及産品區域操作。

　　在第10章中，討論瞭EOS的EDA技術與方法。采用設計規則檢查（DRC）、版圖與原理圖對照（LVS）及電氣規則檢查（ERC）方法進行ESD和EOS檢查及驗證。在本章中，展示瞭當今應用於EOS環境的方法。

　　在第11章中，討論瞭EOS項目管理流程。本章將展示設計評審、設計檢查、糾正措施、審核及設計提交過程等主題，以確保産品的EOS魯棒性。

　　在第12章中，討論未來結構及納米器件中的EOS。本章討論磁記錄、FinFET、石墨、碳納米管及相變存儲器的EOS問題。本章也對微電機、微鏡、RF微電機開關以及許多新的器件進行瞭簡單介紹。同時對2��5維和3維係統的矽內插器和矽通孔（TSV）中的EOS也給予瞭重點關注。

　　本書將打開你對EOS、ESD、EMI和EMC等領域的興趣，並論述該技術與當今世界的相關性，建立瞭一個較強的ESD保護知識，同時也建議閱讀其他圖書,如《ESD揭秘：靜電防護原理和典型應用》《ESD物理與器件》《ESD電路與工藝》《ESD射頻電路與工藝》《ESD失效機理和模型》《ESD設計與綜閤》《閂鎖》。

　　享受本書，享受EOS學科，而不要過於強調EOS。

《電子元件的隱形殺手：過電應力（EOS）的深度解析與防護策略》 在現代電子技術的飛速發展浪潮中，我們享受著前所未有的便利與高效。智能手機、高速計算、物聯網設備，無一不依賴於精妙絕倫的電子元件。然而，在這微小的世界裏，潛藏著一個不容忽視的巨大威脅——過電應力（Electrical Overstress, EOS）。它如同電子元件的“隱形殺手”，稍有不慎，便能導緻元件失效、電路損壞，甚至引發係統級的災難。本文並非一本教科書，而是一次深入的探究，一次對EOS現象的全麵剖析，旨在揭示其本質、識彆其根源，並提供切實可行的防護之道，從而保障我們引以為傲的電子産品能夠穩定可靠地運行。 EOS：一個普遍卻常被忽視的問題 想象一下，一顆精心設計、性能卓越的電子元件，在生産、測試、組裝或實際使用過程中，突然發生性能衰退甚至徹底失效，原因並非是其內在的缺陷，而是來自外部的“過度能量”。這就是EOS的真實寫照。EOS的産生形式多種多樣，可能是瞬間的過電壓、過電流，也可能是長期的異常工作條件。它不像靜電放電（ESD）那樣有明確的放電波形和易於理解的機製，EOS的錶現更為復雜和隱蔽，有時甚至是漸進式的退化，這使得其診斷和預防更具挑戰性。 EOS問題並非隻存在於高功率、高電壓的工業領域，它也悄然侵襲著我們日常接觸的消費電子産品。例如，不規範的充電器使用、電源適配器的異常、甚至PCB闆上的焊接缺陷，都可能成為EOS的導火索。一旦EOS發生，其後果往往是災難性的：元器件擊穿、短路、開路，進而導緻整個設備失靈，數據丟失，甚至引發安全隱患。 EOS的物理機製：從微觀到宏觀的破壞 要理解EOS，我們必須深入到微觀層麵，探究其破壞的物理機製。當電子元件承受超齣其額定參數的電流或電壓時，其內部的半導體材料會發生一係列的物理變化。 熱擊穿（Thermal Breakdown）： 這是EOS最常見的破壞模式之一。當電流流過元件時，會因為電阻而産生焦耳熱。如果電流過大，産生的熱量超過瞭元件的散熱能力，元件內部的溫度會急劇升高。在半導體材料中，載流子的遷移率和摻雜濃度會隨著溫度升高而改變，這可能導緻正反饋效應，即溫度升高又引起電阻降低，進一步加大電流，形成“熱失控”。最終，局部溫度可能達到熔點，導緻半導體結構被破壞，形成永久性損傷，如燒蝕、熔化。 電緻擊穿（Electrical Breakdown）： 在某些情況下，即使不産生顯著的熱量，過高的電場也會直接導緻半導體材料的擊穿。例如，在PN結反嚮偏置時，過高的反嚮電壓會引起雪崩擊穿或齊納擊穿。雖然這些擊穿在一定程度上是元件的固有特性，但如果超齣其額定耐壓值，便會産生不可逆的永久性損壞，破壞PN結的完整性。 介質擊穿（Dielectric Breakdown）： 許多電子元件，如MOSFET中的柵氧化層，電容器的絕緣層，都依賴於薄薄的絕緣介質層來隔離導電部分。如果施加的電壓過高，會超齣絕緣介質的耐壓強度，導緻介質層被擊穿，形成導電通路，從而使元件失效。 這些微觀層麵的物理破壞，最終會在宏觀上錶現為元件的電學參數漂移（如閾值電壓、漏電流、增益下降）或直接失效（短路、開路）。EOS的發生往往不是單一機製作用的結果，而是多種效應疊加，共同作用於元件。 EOS的識彆與診斷：抽絲剝繭，找齣元凶 EOS的診斷之所以睏難，在於它缺乏ESD那樣典型的波形特徵，且其損傷可能是漸進的。然而，通過細緻的觀察和專業的分析，我們仍然可以有效地識彆EOS的存在。 失效模式分析： 首先，要對失效的元件進行詳細的電學參數測試，對比其在正常工作狀態下的參數，判斷是否存在異常。例如，MOSFET的漏電流是否異常增大，二極管的正嚮壓降是否明顯升高，集成電路的邏輯功能是否失常等。 外觀檢查： 失效元件的外觀檢查是重要的綫索。EOS導緻的損壞常常會在元件錶麵留下痕跡，例如燒蝕的痕跡、熔化的焊點、變色的封裝材料等。通過顯微鏡觀察，可以發現更微小的損傷，如金屬層燒毀、半導體材料的裂紋等。 電流-電壓（I-V）特性麯綫分析： 繪製失效元件的I-V特性麯綫，可以直觀地反映其電學行為。EOS引起的短路、開路或參數漂移，都會在I-V麯綫上留下獨特的“指紋”。例如，短路會錶現為低阻抗通路，開路則電阻極大。 供應鏈追溯： EOS的根源往往可以追溯到生産、測試、搬運或使用過程中的某個環節。詳細記錄失效元件的批次、來源、生産日期、測試數據以及使用環境等信息，有助於鎖定問題的源頭。 對比測試： 將失效元件與同批次未失效的元件進行對比測試，可以更清晰地發現EOS帶來的差異。 EOS的防護策略：築牢防綫，守護元件 EOS的預防遠比事後補救更為重要和經濟。建立一套全麵的EOS防護策略，是保障電子産品可靠性的關鍵。 設計階段的考量： 額定參數選擇： 在設計電路時，必須充分考慮元件的額定電壓、電流、功率等參數，並留有足夠的裕量。對於潛在的EOS風險，應選擇具有更高耐壓、耐流能力的元件。 過應力保護電路： 在關鍵節點設計專用的保護電路，如限流電阻、穩壓二極管、瞬態電壓抑製器（TVS）、熔斷器等，可以在EOS發生時，迅速將過大的能量泄放或限製住，保護核心元件。 PCB布局與布綫： 閤理的PCB布局可以減少寄生參數的影響，避免高電流密度區域，從而降低EOS的發生概率。確保電源綫和信號綫有足夠的寬度，以承載額定電流。 生産與測試過程的控製： 嚴格的靜電防護（ESD）與EOS防護培訓： 對生産和測試人員進行充分的培訓，使其瞭解EOS的危害，並掌握正確的操作規範。 精確的測試設備： 確保測試設備的精度和穩定性，避免測試過程中的參數波動導緻EOS。 規範的焊接與組裝： 避免焊接過熱、虛焊等不良工藝，這些都可能為EOS埋下隱患。 可靠的供應鏈管理： 嚴選供應商，對來料進行嚴格的質量檢驗，確保元件本身的質量可靠。 使用與維護的規範： 使用原裝或認證的充電器與電源適配器： 劣質的充電器可能輸齣不穩定的電壓和電流，極易引發EOS。 避免惡劣的使用環境： 避免在高溫、潮濕、強電磁乾擾等環境下長時間使用電子設備。 定期檢查與維護： 對於長期使用的設備，應定期檢查電源綫、接口等，及時發現並排除潛在的EOS風險。 EOS：一個持續演進的挑戰 隨著電子技術的不斷進步，電子元件的尺寸越來越小，工作頻率越來越高，對EOS的耐受能力也隨之降低。集成電路的復雜度日益增加，其內部的保護機製也變得更為精細和復雜。因此，EOS的研究和防護也需要不斷地與時俱進。 本文旨在提供一個對EOS現象的全麵而深入的理解，從其本質、成因、診斷方法到防護策略，都進行瞭細緻的闡述。EOS並非不可戰勝的敵人，隻要我們對其保持警惕，深入研究，並采取科學有效的防護措施，就能最大限度地降低其帶來的風險，確保我們的電子産品能夠以其最佳的性能穩定運行，為科技的進步和人類的美好生活貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是電子工程師的“救命稻草”！ 我原本以為EOS隻是一個技術術語，但《過電應力（EOS）器件、電路與係統》這本書讓我大開眼界。它不僅僅是羅列瞭EOS的危害，而是係統性地講解瞭EOS的發生機理，從芯片製造的微觀層麵到整個係統的宏觀錶現，都給齣瞭深入的剖析。我印象最深的是書中關於可靠性設計的部分，它強調瞭在早期設計階段就應該考慮到EOS防護的重要性，而不是等到産品齣現問題後再去補救。書中列舉瞭大量的案例研究，分析瞭不同應用場景下的EOS風險，比如汽車電子、醫療設備和消費類電子産品，這些都非常有藉鑒意義。雖然這本書的數學模型和仿真部分對我來說有點難度，但我可以感受到作者在數據分析和預測方麵的嚴謹。總的來說，這本書為我們提供瞭一個全麵的視角來理解和應對EOS挑戰，對於提升産品可靠性和延長使用壽命至關重要。

評分☆☆☆☆☆

對於那些經常與電子産品打交道，尤其是從事産品研發和維護的讀者來說，《過電應力（EOS）器件、電路與係統》絕對是一本值得投資的書籍。 我購買這本書的初衷是想解決我們在産品測試中遇到的一個反復齣現的可靠性問題，而這本書的內容恰好擊中瞭要害。它不僅僅停留在理論層麵，而是提供瞭大量實用的電路設計和保護器件選型的建議。我特彆欣賞書中關於元器件選擇的章節，它詳細介紹瞭不同類型保護器件（如壓敏電阻、TVS二極管、肖特基二極管等）的性能特點、適用範圍以及在不同電路拓撲下的配置策略。書中還講解瞭如何通過仿真工具來預測EOS的影響，並給齣瞭一些具體的優化方案。雖然這本書的篇幅不小，但它的結構非常清晰，邏輯性強，能夠幫助讀者係統地構建對EOS的認知體係。看完之後，我對如何設計齣更具魯棒性的電子産品有瞭更深的理解，也對如何快速定位和解決EOS相關的故障更有信心瞭。

評分☆☆☆☆☆

我最近沉迷於一本關於電子設備過載應力的書籍，名字聽起來有點硬核，叫《過電應力（EOS）器件、電路與係統》。 盡管我對這個領域算不上是專傢，但這本書的引入部分做得相當不錯，它非常細緻地解釋瞭EOS到底是什麼，不僅僅是簡單地“短路”或者“燒毀”，而是深入到導緻這些問題的物理機製。我特彆喜歡它關於瞬態電壓抑製器（TVS）如何工作的章節，用瞭很多生動的類比，讓我這個非專業人士也能理解其核心原理。書中也提到瞭各種不同的EOS事件，比如靜電放電（ESD）和電氣瞬態，以及它們是如何影響半導體器件的，這一點讓我對日常生活中的一些電子設備故障有瞭新的認識。讀完這部分，我感覺自己對保護電子元件免受意外高電壓侵害的方法有瞭初步的概念，雖然書中後續的內容會涉及更復雜的電路設計和係統級保護，但僅僅是前麵的基礎知識，就已經讓我覺得很有價值瞭。

評分☆☆☆☆☆

《過電應力（EOS）器件、電路與係統》這本書，為我提供瞭一個全新的視角來審視電子産品的可靠性。 我之前一直認為，隻要電路設計閤理，就能保證産品的長期穩定運行，但這本書讓我明白，EOS是一個不容忽視的潛在威脅。它詳細闡述瞭EOS的來源、傳播路徑以及對不同類型電子元器件的破壞機製。書中關於“接地與布綫”對EOS防護影響的討論，讓我茅塞頓開，很多曾經睏擾我的雜散乾擾和意外損壞問題，似乎都找到瞭根源。此外，這本書在介紹EOS防護措施時，也考慮到瞭成本和效率的平衡，並沒有一味地堆砌昂貴的保護器件，而是提供瞭多種兼顧性能和經濟性的方案。它鼓勵工程師在設計初期就將EOS防護納入考量，並通過係統性的分析來找到最優解。這本書對於任何想要深入瞭解電子産品可靠性，並緻力於提升産品質量的專業人士來說，都具有極高的參考價值。

評分☆☆☆☆☆

我是一位對電子工程充滿好奇的業餘愛好者，偶然間看到瞭《過電應力（EOS）器件、電路與係統》這本書。 起初，我擔心它會過於專業而難以理解，但事實證明我的顧慮是多餘的。這本書在講解EOS的概念時，采用瞭非常易懂的方式，從最基礎的電學原理齣發，逐步深入到復雜的電路設計。我尤其喜歡書中關於“失效模式分析”的部分，它通過圖文並茂的方式，展示瞭各種EOS場景下元器件的物理損傷痕跡，這比單純的文字描述要直觀得多。這本書也讓我明白，EOS不僅僅是電路設計者需要關注的問題，對於硬件工程師、測試工程師甚至産品經理來說，都有其學習的價值。它不僅僅是一本技術手冊，更像是一次關於電子設備“生存之道”的探索。盡管我可能無法完全掌握書中所有高級的分析方法，但通過這本書，我確實對電子器件的脆弱性有瞭更深刻的認識，也更懂得如何去愛護我的電子設備瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書學術內容很好，內容全麵。

評分☆☆☆☆☆

書是正版

評分☆☆☆☆☆

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這個作者的書信得過

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還好！

評分☆☆☆☆☆

物流速度快，內容不錯。

評分☆☆☆☆☆

從來沒給這麼差的評價過，我買瞭400多塊錢的書，備注瞭開發票，爛係統幫我拆分成瞭4個訂單，因為是四個商傢，所以自己給我改成瞭不用發票，收到書後，聯係京東三次，都是扯淡，就是不給我解決，

評分☆☆☆☆☆

好

評分☆☆☆☆☆

這個作者的書信得過