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文章詳情
靜電放電
日期：2025-06-06 22:22
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摘要：
靜電放電
1.靜電
靜電是一種電能,它存在于物體表面,是正負(fù)電荷在局部失衡時產(chǎn)生的一種現(xiàn)象.靜電現(xiàn)象是指電荷在產(chǎn)生與消失過程中所表現(xiàn)出的現(xiàn)象的總稱,如摩擦起電就是一種靜電放電現(xiàn)象.
2.產(chǎn)生原因
A接觸分離起電
任何兩個不同物材質(zhì)地物體接觸后再分離即可產(chǎn)生靜電,當(dāng)兩個不同物體相互接觸時就會產(chǎn)使得一個物體失去一些電荷如電子轉(zhuǎn)移到另一個物體使其帶正電.而另一個物體得到一些剩余電子的物體而帶負(fù)電.若在分離的過程中電荷難以中和,電荷就會積累使物體帶上靜電,所以物體與其它物體接觸后分離就會帶上靜電.
B摩擦起電
實(shí)質(zhì)上摩擦起電是一種接觸又分離的造成正負(fù)電荷不平衡的過程.摩擦是一個不斷接觸與分離的過程.因此摩擦起電實(shí)質(zhì)上是接觸分離起電,而產(chǎn)生靜電的*普通方法,就是摩擦生電.材料的絕緣性越好,越容易是使用摩擦起電.
摩擦起電是一個機(jī)械過程,依靠相對表面移動傳送電量.傳送的電量取決于接觸的次數(shù).表面粗糙度濕度,接觸壓力,摩擦特性以及相對運(yùn)動速度.一個人或一輛車所能帶來的電量的電壓值大程度上由它們的電容決定.
C感應(yīng)起電
針對導(dǎo)體材料而言,因電子能在它的表面自由流動,如將其置于一電場中，由于同性相斥，異性相吸，正負(fù)離子就會轉(zhuǎn)移.
D傳導(dǎo)起電
針對導(dǎo)電材料而言,因電子能在它的表面移動,如帶電物體接觸,將會發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移.
3.靜電放電
靜電放電是兩個具有不同靜電電位的物體,由于直接觸或靜電感應(yīng)引起兩物體間的靜電電荷的轉(zhuǎn)移.靜電電場的能量達(dá)到一定程后,擊穿其間介質(zhì)而進(jìn)行放電的現(xiàn)象就是靜電放電.
ESD在一個對地短接的物體暴露在靜電場中時發(fā)生.兩個物體之間的電位差將引起放電電流,傳送足夠的電量以抵消電位差.這個高速電量的傳送過程即為ESD.在這個過程中將產(chǎn)生潛在的破壞電壓.電流以及電磁場.ESD將產(chǎn)生強(qiáng)大的尖峰脈沖電流,這種脈沖電流中包含豐富的高頻成份,其上限頻率可超過1GHz,取決于電平.相對漫濕度.靠近速度和放電物體的形狀.在這個頻率典型的設(shè)備電纜甚至印制板上的走線會變成非常有效的接收天線。因而對于典型的模擬或數(shù)字電子設(shè)備，ESD傾向于感應(yīng)出高電平的噪聲，它會導(dǎo)致電子設(shè)備嚴(yán)重受損或操作失常.
當(dāng)ESD位置距離較近時,無論是電流還是磁場都是很強(qiáng)的.因此在ESD位置附近的電路一般會受到影響.
4.ESD對電子設(shè)備的影響
ESD對電路的干擾有兩種機(jī)理:一種是靜電放電電流直接通過電路,對電路造成損壞;另一種是靜電放電電流產(chǎn)生的電磁場通過電容耦合,電感耦合或空間輻射耦合等途徑對電路造成干擾.
ESD電流產(chǎn)生的場可以直接穿透設(shè)備,或通過孔洞.縫隙.通風(fēng)孔.輸入輸出電纜等耦合到敏感電路.當(dāng)ESD電流在系統(tǒng)內(nèi)部流動時,它們激發(fā)路徑中所經(jīng)過的天線,這些天線的發(fā)射效率主要依賴于尺寸.ESD脈沖所導(dǎo)致的輻射波長從幾厘米到數(shù)百米,這些輻射能量產(chǎn)生的電磁噪聲將損壞電子設(shè)備或者騷擾它們的運(yùn)行.
電磁噪聲可通過傳導(dǎo)或輻射方式進(jìn)入電子設(shè)備.電路及ESD的近場.輻射耦合的基本方式可以是電容或電感方式取決于ESD源和接受器的阻抗.在遠(yuǎn)場,則存在電磁場耦合.
如果ESD感應(yīng)的電壓和/或電流超過電路的信號電平,電路操作將失常.在高阻抗電路中,電流信號很小,信號用電壓電平表示,此時電容耦合將占主導(dǎo)地位,ESD感應(yīng)電壓為主要問題.在低阻電路中,信號主要為電流形式,因而電感耦合占主導(dǎo)地位,ESD電流將導(dǎo)致大多數(shù)電路出現(xiàn)問題.
兩種主要的破壞機(jī)制是:①由于ESD電流產(chǎn)生熱量導(dǎo)致設(shè)備的熱失效;②由于ESD感應(yīng)出高的電壓導(dǎo)致絕緣擊穿.兩種破壞可能在一個設(shè)備中同時發(fā)生絕緣擊穿可能激發(fā)大的電流,這又進(jìn)一步導(dǎo)致熱失效.
因?yàn)槭乖O(shè)備產(chǎn)生損壞比導(dǎo)致它失常所必需的電壓和電流要大1~2個數(shù)量級,損壞更有可能在傳導(dǎo)耦合時產(chǎn)生,這就是說,造成損壞,ESD電火花必須直接接觸電路,而輻射耦合通常只導(dǎo)致失常。
靜電是一種電能,它存在于物體表面,是正負(fù)電荷在局部失衡時產(chǎn)生的一種現(xiàn)象.靜電現(xiàn)象是指電荷在產(chǎn)生與消失過程中所表現(xiàn)出的現(xiàn)象的總稱,如摩擦起電就是一種靜電放電現(xiàn)象.
2.產(chǎn)生原因
A接觸分離起電
任何兩個不同物材質(zhì)地物體接觸后再分離即可產(chǎn)生靜電,當(dāng)兩個不同物體相互接觸時就會產(chǎn)使得一個物體失去一些電荷如電子轉(zhuǎn)移到另一個物體使其帶正電.而另一個物體得到一些剩余電子的物體而帶負(fù)電.若在分離的過程中電荷難以中和,電荷就會積累使物體帶上靜電,所以物體與其它物體接觸后分離就會帶上靜電.
B摩擦起電
實(shí)質(zhì)上摩擦起電是一種接觸又分離的造成正負(fù)電荷不平衡的過程.摩擦是一個不斷接觸與分離的過程.因此摩擦起電實(shí)質(zhì)上是接觸分離起電,而產(chǎn)生靜電的*普通方法,就是摩擦生電.材料的絕緣性越好,越容易是使用摩擦起電.
摩擦起電是一個機(jī)械過程,依靠相對表面移動傳送電量.傳送的電量取決于接觸的次數(shù).表面粗糙度濕度,接觸壓力,摩擦特性以及相對運(yùn)動速度.一個人或一輛車所能帶來的電量的電壓值大程度上由它們的電容決定.
C感應(yīng)起電
針對導(dǎo)體材料而言,因電子能在它的表面自由流動,如將其置于一電場中，由于同性相斥，異性相吸，正負(fù)離子就會轉(zhuǎn)移.
D傳導(dǎo)起電
針對導(dǎo)電材料而言,因電子能在它的表面移動,如帶電物體接觸,將會發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移.
3.靜電放電
靜電放電是兩個具有不同靜電電位的物體,由于直接觸或靜電感應(yīng)引起兩物體間的靜電電荷的轉(zhuǎn)移.靜電電場的能量達(dá)到一定程后,擊穿其間介質(zhì)而進(jìn)行放電的現(xiàn)象就是靜電放電.
ESD在一個對地短接的物體暴露在靜電場中時發(fā)生.兩個物體之間的電位差將引起放電電流,傳送足夠的電量以抵消電位差.這個高速電量的傳送過程即為ESD.在這個過程中將產(chǎn)生潛在的破壞電壓.電流以及電磁場.ESD將產(chǎn)生強(qiáng)大的尖峰脈沖電流,這種脈沖電流中包含豐富的高頻成份,其上限頻率可超過1GHz,取決于電平.相對漫濕度.靠近速度和放電物體的形狀.在這個頻率典型的設(shè)備電纜甚至印制板上的走線會變成非常有效的接收天線。因而對于典型的模擬或數(shù)字電子設(shè)備，ESD傾向于感應(yīng)出高電平的噪聲，它會導(dǎo)致電子設(shè)備嚴(yán)重受損或操作失常.
當(dāng)ESD位置距離較近時,無論是電流還是磁場都是很強(qiáng)的.因此在ESD位置附近的電路一般會受到影響.
4.ESD對電子設(shè)備的影響
ESD對電路的干擾有兩種機(jī)理:一種是靜電放電電流直接通過電路,對電路造成損壞;另一種是靜電放電電流產(chǎn)生的電磁場通過電容耦合,電感耦合或空間輻射耦合等途徑對電路造成干擾.
ESD電流產(chǎn)生的場可以直接穿透設(shè)備,或通過孔洞.縫隙.通風(fēng)孔.輸入輸出電纜等耦合到敏感電路.當(dāng)ESD電流在系統(tǒng)內(nèi)部流動時,它們激發(fā)路徑中所經(jīng)過的天線,這些天線的發(fā)射效率主要依賴于尺寸.ESD脈沖所導(dǎo)致的輻射波長從幾厘米到數(shù)百米,這些輻射能量產(chǎn)生的電磁噪聲將損壞電子設(shè)備或者騷擾它們的運(yùn)行.
電磁噪聲可通過傳導(dǎo)或輻射方式進(jìn)入電子設(shè)備.電路及ESD的近場.輻射耦合的基本方式可以是電容或電感方式取決于ESD源和接受器的阻抗.在遠(yuǎn)場,則存在電磁場耦合.
如果ESD感應(yīng)的電壓和/或電流超過電路的信號電平,電路操作將失常.在高阻抗電路中,電流信號很小,信號用電壓電平表示,此時電容耦合將占主導(dǎo)地位,ESD感應(yīng)電壓為主要問題.在低阻電路中,信號主要為電流形式,因而電感耦合占主導(dǎo)地位,ESD電流將導(dǎo)致大多數(shù)電路出現(xiàn)問題.
兩種主要的破壞機(jī)制是:①由于ESD電流產(chǎn)生熱量導(dǎo)致設(shè)備的熱失效;②由于ESD感應(yīng)出高的電壓導(dǎo)致絕緣擊穿.兩種破壞可能在一個設(shè)備中同時發(fā)生絕緣擊穿可能激發(fā)大的電流,這又進(jìn)一步導(dǎo)致熱失效.
因?yàn)槭乖O(shè)備產(chǎn)生損壞比導(dǎo)致它失常所必需的電壓和電流要大1~2個數(shù)量級,損壞更有可能在傳導(dǎo)耦合時產(chǎn)生,這就是說,造成損壞,ESD電火花必須直接接觸電路,而輻射耦合通常只導(dǎo)致失常。
