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Modellierung und Simulation von ESD-Prüfungen

Ziele

Elektrostatische Entladungen (Electrostatic Discharges - ESD) von Personen und Gegenständen können elektronische Systeme stören oder zerstören. Besonders Halbleiterbauelemente sind empfindlich gegen ESD. Mit speziellen Prüfverfahren können die voraussichtlichen ESD-Belastungen in der Praxis nachgebildet werden.

Um die ESD-Störfestigkeit elektronischer Systeme in frühen Entwicklungsphasen abschätzen zu können, sind leistungsfähige und genaue Simulationsmodelle der gesamten Prüfkette notwendig. Forschungsthemen sind hier:

  • Individualisierte Modelle für ESD-Prüfmittel
  • Simulation der Pulsausbreitung auf Platinen und Leitungsstrukturen
  • Modelle und Methoden für Leitungsentladungen
  • Modelle für externe Schutzstrukturen (Dioden, Varistoren, Polymere,…)
  • Modellierung des Hochstrom- und Ausfallverhaltens komplexer ICs
  • Transiente Felder der ESD

Methoden

ESD-Generator-Modellierung

Die Entladung von einem Menschen wird für die Prüfung meist mit ESD-Generatoren nach IEC 61000-4-2 oder ISO 10605 nachgebildet. Untersuchungen haben gezeigt, dass Testergebnisse signifikant generatorabhängig sein können. Der Grund liegt in kleinen Konstruktionsunterschieden, die innerhalb der durch die Normen vorgegebenen Toleranzen liegen. Individuelle Modelle von Prüfgeneratoren gewinnen somit an Bedeutung. Im Rahmen der Forschungsaktivitäten am Arbeitsgebiet Bordsysteme werden Modellierungstechniken basierend auf speziellen Messverfahren für Prüfmittel untersucht.

Modellierung der ESD-Festigkeit von Halbleitern

Das Verhalten von Halbleiterstrukturen bei ESD Ereignissen kann mit dem Transmission Line Pulser (TLP) charakterisiert werden. Auf Basis der Messdaten kann das Verhalten für statisches und dynamisches Verhalten einzelner ICs exakt bis hin zum Hochstromverhalten in einem Modell abgebildet werden. In aktuellen Forschungstätigkeiten am AG Bordsysteme wird weiterführend dazu die Modellierung des Ausfallverhaltens bei ESD Ereignissen untersucht.

Weiterführende Informationen

Comparing Cable Discharge Events to IEC 61000-4-2 or ISO 10605 Discharges

Vergleich von ESD-System-Level Testmethoden für Packaging und Handling

Vergleichbarkeit von ESD-Prüfungen auf IC- und Systemebene oder welchen Einfluss hat eine Reduzierung der IC-ESD-Festigkeit auf die Systemfestigkeit?

Modellierung und Simulation von ESD-Schutzelementen mit VHDL-AMS

Charakterisierung und systematische Bewertung von externen ESD Schutzelementen

Impact of Setup and Pulse Generator on Automotive Component ESD Testing Results

Virtual ESD testing of automotive electronic systems

A Combined Impedance Measurement Method for ESD Generator Modeling 

ESDsimulation
ESD tip


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Kontakt

Prof. Dr.-Ing. Stephan Frei
Leiter Arbeitsgebiet
Tel.: 0231 755-5980