정전기에 약한 부품은...

막연하게 반도체 소자는 정전기에 약하다고 알고 계신 분들이 많습니다. 하지만 정전기에 무조건

약한 것이 아닙니다. 특히 요즘 반도체 부품들은 정전기 관련해서 여러가지 스펙을 준수해야 시장에

물건을 팔 수 있습니다.

주로 디스크리트 소자중 MOS-FET과 같이 중요 단자가 전기저항적으로 절연되어 있는 경우가 약합니다.

J-FET보다 MOS-FET의 Gate가 더 전기적으로 절연되어 있는데, 이넘은 파워 MOS-FET조차도 Gate에

정전기가 직접 가해지면 매우 취약합니다.

그렇다면 구조적으로 취약한 MOS-FET을 사용하는 IC들이 어떻게 정전기에 대해서 강해지느냐 하면

Gate 단자 (외부로 노출되는)에 대해서는 GND와 사이, 그리고 전원과 사이에 정전기 보호를 위한

다이오드를 넣습니다. 디지털 로직 IC인 경우 이 다이오드에 의해 Gate에 정전기로 인해 Source보다

0.7V 이상 음전압으로 끌고 가면 Diode에 의해 0.7V로 제한됩니다. 그리고 정전기가 양전압인 경우는

전원핀 쪽으로 다이오드 순방향이 형성되면서 정전기가 빠져나가도록 되어 있습니다.

MOS-FET의 Gate에 걸리는 전압이 Source보다 낮거나 Drain보다 높은 경우 위험하게 되는데, 소자

자체가 0.7V 정도의 마진은 충분히 견딥니다. 여기에 더 이상의 전압은 다이오드가 보호하는 구조입니다.

그런데, 다이오드를 맘대로 쓰지 못하는 로직이 있습니다. 일명 동작전압 Tolerance 지원하는 부품이

그렇습니다. 3.3V 동작전압에 5V Tolerance 입력되는 회로에서는 전압단에 다이오드가 걸리게 되면

5V High신호 입력시 이게 다이오드 순방향을 타고 전원쪽으로 영향을 주게 됩니다. 정전기처럼 전하량이

극히 미미하여 전원으로 흘러 들어가더라도 평활 CAP에 의해 정리되는 것과 달리 입력신호 High가

Tolerance에 의해 높은 입력이 들어오는 것은 흘러 들어가면 안됩니다. 그래서 Tolerance스펙의 입력핀에는

Diode를 넣지 않습니다. 이런 소자는 당연히 정전기에 약해집니다. 이런 경우는 회로상에서 정전기에

취약한 경우에는 외부에 TVS등으로 정전기 대책을 세워줍니다만, 기판에 조립하기 전 상태에서는

어떻게 해 볼 방법이 없습니다. 그냥 정석대로 취급주의밖에 방법이 없습니다.

일반적으로 최근의 양산제품에 사용되는 부품의 경우 유통과정은 포장 기술에 의해 보호되지만 포장이

개봉되는 순간부터 기판에 장착되기 까지의 과정에서 필요로 하는 정전기 내성에 대해서는 규정을 하고

있습니다. 제조업체마다 그 규정이 조금씩 다르긴 하지만 최소한 릴 또는 트레이에서 부품을 집어올려서

기판에 올려지고, 그 상태로 리플로를 통과해서 납땜이 되기까지 경험에 의해 최소한 필요로 하는 정전기

내성을 따지고 있습니다.

여튼, 정전기 관련해서 오래된 부품 (생산 기준이 아닌 개발/설계 기준)일수록 정전기에 약할 수 있다는

것은 주지하시고, 특히 요즘같이 건조한 겨울철에는 조립할 때도 조심하셔야 합니다. 작업실에 가습기를

틀어놓는 것도 좋고, 가장 확실한 것은 정전기 손목밴드를 차고, 바닥에 알루미늄판이나 동판 같은걸

설치해서 연결하고, 이를 다시 접지시켜주면 가장 확실한 대책이 될 수 있습니다.

생산라인처럼까지 환경을 맞추기는 어렵다 하더라도 하다못해 니트계열 옷을 지양하시고, 가습기

정도는 틀어서 공기중 습도라도 좀 높혀주시면 많이 좋아질 수 있습니다.

특히 평소에 자동차 키 갖다대거나 문 손잡이 잡을 때 자주 놀래시는 분들은 정전기대책 필수입니다...^^