静电放电(Electro-Static Discharge,ESD)问题一直是电气和电子元件及产品的主要关注点和突出威胁。ESD事件的发生是由于金属和非金属几何结构上电荷的积累,通常是摩擦起电。这种带电体直接或间接的相互作用是ESD放电发生的主要原因。ESD脉冲的泄放,使产品的软硬两种失效都有可能发生。所以电子产品对ESD的监测和防护是十分有必要的。系统级ESD测试的主要测试标准是国际电工委员会规定的IEC61000-4-2标准。在系统级ESD测试过程中,我们用ESD发生器(静电枪)来模拟ESD放电场景,放电电流波形必须符合IEC61000-4-2标准。但是频繁地使用静电枪实测系统级防静电等级是一个昂贵和耗时的过程,因此有必要开发一个有效的方法来分析和预测设备的静电防护能力。用于模拟静电枪输出波形的技术有三种:全波模拟、数值模型和电路模型。全波模拟非常有用,它提供了系统的完整描述,包括电流和E/H场,但它需要对测试环境进行详细的描述和大量时间的计算;数值模型虽然准确,但并不能对系统行为进行深刻分析;相比之下,电路模型可以在电路仿真时提供静电脉冲激励,模拟和预测所设计电路或芯片对系统级静电应力的响应和防护能力。本文基于IEC61000-4-2标准对静电枪的电路模型进行了设计和优化,具体工作如下:(1)提出两种新的接触放电电路级仿真模型,双电容电路模型和三电容电路模型。其中,双电容模型含有两个直流电源,是电容先充电再放电;而三电容模型无直流电源,由三个含有初始电压的电容直接放电。上述两种模型均首先通过数值仿真完成了电路各项元件参数的调整,而后基于Cadence仿真平台搭建电路模型,仿真结果表明,输出波形具备双峰特征,且特征参数值符合IEC61000-4-2标准。双电容模型特征参数值最大误差为2.5%,三电容模型特征参数值最大误差为0.25%,比现有大多数接触放电模型具有更高的精确度。此外,通过修改双电容电路模型的电阻、电容元件参数,将其推广到了IEC61340-3-1标准下的人体模型(Human Body Model,HBM)建模。(2)接触放电电路仿真模型的验证。考虑负载对放电波形的影响,选取不同的电阻、电容作为测试器件进行仿真,并在同等条件下实测放电波形;考虑接地线对放电波形的影响,选取不同长度的接地线进行仿真,并在同等条件下实测放电波形;电路级模型的仿真结果与实际测试结果有较好的一致性,较好情况下,波形特征值的吻合度达到了97.5%。