V posledních letech prodělává polovodičový průmysl velký pokrok ve vývoji nových obvodů. Obvody jsou stále rychlejší, roste jejich integrace, mají čím dál menší spotřebu a menší rozměry. Jsou ale také tím pádem více náchylnější na poškození nebo zničení vlivem elektrostatického výboje. Proto je v poslední době velmi důležitá prevence proti tomuto poškození nebo zničení a obvody jsou vyráběny s ochranou proti tomuto poškození. Ochrana pracuje vždy do určité velikosti elektrostatického napětí, po jejímž překročení dojde k poškození nebo zničení obvodu.
 

 Elektrostatický náboj vznikne například při tření dvou izolačních ploch o sebe, vlivem toho se hromadí elektrony na jedné ploše a na druhé se uvolňují. Tím pádem mají plochy různý potenciál a při jejich přiblížení k sobě dojde při určité vzdálenosti ke vzniku elektrostatického výboje. Elektrostatický výboj je miniaturní záblesk elektrostatického náboje, který přechází z jedné desky na druhou. Vzniká tehdy, je-li elektrostatické napětí dostatečně velké, aby byla překonána dialektrická pevnost materiálu (např. v našem případě vzduchu), který odděluje jednotlivé plochy od sebe. Právě když dochází k přechodu elektrostatického náboje z jedné plochy na druhou, vzniká elektrický proud, který poškodí nebo zničí polovodičový obvod.

Elektrostatický výboj a tím poškození polovodičových obvodů může vzniknout čtyřmi způsoby - 

• dotknutím se polovodičového obvodu (pinů), jsme-li elektrostaticky nabiti 
• dotknutím se nabitého polovodičového obvodu například uzeměné plochy 
• dotknutím se například nabitého nářadí polovodičového obvodu 
• ocitne-li se obvod náhodou v elektrostatickém poli 

 Může se také stát, že součástka je degradována vlivem ESD (například se posouvají její charakteristiky), ale není zničena. Opakované slabé elektrostatické výboje nám obvod nezničí, ale jsou příčinou jeho degradace. Životnost takového obvodu se ale s každým slabým výbojem snižuje, což může vést až po určitém počtu elektrostatických pulzů k jeho totálnímu zničení. Proto musí být obvody opatřeny ochranou proti ESD.

 Nejlepším způsobem jak předejít zničení obvodu je, aby součástka měla stejný potenciál jako její okolí. Nejlepší logická úroveň je nula - tj. myšleno uzemění. Takže je potřeba všechno, k čemu se se součástkou přibližujeme nebo dotýkáme uzemnit. Nejlépe je dodržovat následující pravidla -

• lidé, kteří manipulují s obvody by měli být uzeměni například kovovým páskem připevněným na zápěstí ruky a spojeným vodivě s uzeměným předmětem (většinou je k dispozici ústřední topení). Nebo používat ochranou obuv proti elektrostatickému výboji ve spojení s vodivou nebo antistatickou podlahou. 
• pracovní plocha, kde se součástkou manipuluje musí z anistatického materiálu a uzeměná. 
• všechny izolační materiály musí být dostatečně vzdáleny od pracovního prostoru a měli by být neutralizovány ionizerem. Oblečení, které by mohlo způsobit vznik elektrostatického náboje musí být zakryto antistatickým pracovním oděvem. 
• Součástka, která je skladována, nebo se s ní nějakým způsobem manipuluje tj., přenáší se z jednoho pracoviště na druhé nebo si ji odnáším z obchodu má být zabalena v antistatickém obalu (např. alobal), aby nedošlo k jejímu poškození. 

Na obrázku č.1. je uveden příklad antistatického pracoviště. 

• Země G1 a G2 jsou přípustné pro ochranu proti ESD. Obě dvě jsou spojeny. 
• R1 je nařízený odpor pro ochranné koužky. 
• R2 je odpor pro pracovní plochu a R3 pro antistatický koberec. 

Tuto ochranu však samozřejmě není možné použít například u VF obvodů a hlavně některých jejich částí, jako jsou přijímací a vysílací části, nebo podobná  zařízení . V těchto případech nejsou uvedená opatření nikterak přehnaná. Své místo mají také ve výrobních halách atd..

Častým tématem je ESD také u vedení na delší vzdálenosti, případně průmyslových sítí – např RS 485. U obvodů, používajících řádově stovky metrů vedení je ESD velmi důležité. Proto informace o ochranách a ESD najdete v mnoha datasheetech například u MAXIMu, DALLASu, TI i daších výrobců..

Standart IEC 1000-4-2 se zabývá testováním ESD a konečným provedením přístrujů. Neobsahuje ale specifické doporučení pro integrované obvody. Pro podrobnější rozdíly mezi způsoby testování obvodů využívající modelu lidského těla a podle standartu IEC 1000-4-2  lze případnému zájemci doporučit datasheety konkrétních obvodů

Napsal :  Ing. Milan Dřínek