静电放电(ESD: Electrostatic Discharge)，应该是造成所有电子元器件或集成电路系统造成过度电应力(EOS: Electrical Over Stress)破坏的主要元凶。因为静电通常瞬间电压非常高(>几千伏)，所以这种损伤是毁灭性和永久性的，会造成电路直接烧毁。所以预防静电损伤是所有IC设计和制造的头号难题。

静电，通常都是人为产生的，如生产、组装、测试、存放、搬运等过程中都有可能使得静电累积在人体、仪器或设备中，甚至元器件本身也会累积静电，当人们在不知情的情况下使这些带电的物体接触就会形成放电路径，瞬间使得电子元件或系统遭到静电放电的损坏。

那么，如何防止静电放电损伤呢？首先当然改变环境从源头减少静电(比如减少摩擦、少穿羊毛类毛衣、控制空气温湿度等)，其次是如何在电路里面设计保护电路，当外界有静电的时候，电子元器件或系统能够自我保护避免被静电损坏。

二极管有一个特性：正向导通反向截止，而且当反偏电压继续增加时会发生雪崩击穿(Avalanche Breakdown)而导通，我们称之为钳位二极管(Clamp)。这正是设计静电保护所需要的理论基础，利用这个反向截止特性让旁路在正常工作时处于断开状态，而外界有静电的时候，旁路二极管发生雪崩击穿而形成旁路通路保护了内部电路或者栅极。

那么问题来了，击穿了这个保护电路是不是就彻底死了？难道是一次性的？答案当然不是。PN结的击穿分两种，分别是电击穿和热击穿，电击穿指的是雪崩击穿(低浓度)和齐纳击穿(高浓度)，而电击穿主要是载流子碰撞电离产生新的电子-空穴对(electron-hole)，所以它是可恢复的。但是热击穿是不可恢复的，因为热量聚集导致硅(Si)被熔融烧毁了。所以我们需要控制在导通的瞬间电流，一般会在保护二极管旁再串联一个高阻值电阻，还有一个理论，ESD保护通常都是在芯片输入端的Pad旁边，不能在芯片里面，因为希望外界的静电能第一时间泄放掉， 保护放在里面会有延迟，甚至有放两级ESD防护的，达到双重保护的目的。 

根据静电的产生方式以及对电路的损伤模式不同通常分为四种测试方式：人体模式(HBM: Human-Body Model)、机器模式(Machine Model)、元件充电模式(CDM: Charge-Device Model)、电场感应模式(FIM: Field-Induced Model)，但是业界通常使用前两种模式来测试(HBM, MM)。

人体模式(HBM）

当然就是人体摩擦产生了电荷突然碰到芯片释放的电荷导致芯片烧毁击穿，秋天和别人触碰经常触电就是这个原因。业界对HBM的ESD标准也有迹可循(MIL- STD-883C method 3015.7，等效人体电容为100pF，等效人体电阻为1.5Kohm)，或者国际电子工业标准(EIA/JESD22-A114-A)也有规定。

机器模式(MM)

当然就是机器(如robot)移动产生的静电触碰芯片时由pin脚释放，此标准为EIAJ-IC-121 method 20(或者标准EIA/JESD22-A115-A)，等效机器电阻为0 (因为金属)，电容依旧为100pF。由于机器是金属且电阻为0，所以放电时间很短，几乎是ms或者us之间。但是更重要的问题是，由于等效电阻为0，所以电流很大，所以即使是200V的MM放电也比2kV的HBM放电的危害大。而且机器本身由于有很多导线互相会产生耦合作用，所以电流会随时间变化而干扰变化。

ESD的测试方法类似FAB里面的GOI测试，指定pin之后先给他一个ESD电压，持续一段时间后，然后再回来测试电性看看是否损坏，没问题再去加一个step的ESD电压再持续一段时间，再测电性，如此反复直至击穿，此时的击穿电压为ESD击穿的临界电压(ESD failure threshold Voltage)。通常情况都是给电路打三次电压(3 zaps)，为了降低测试周期，一般起始电压用标准电压的70% ESD threshold，每个step可以根据需要自己调整50V或者100V。