靜電放電

日期：2025-10-14 09:32

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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(shí)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(guò)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(gè)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(gè)不同物體相互接觸時(shí)就會(huì)產(chǎn)使得一個(gè)物體失去一些電荷如電子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體使其帶正電.而另一個(gè)物體得到一些剩余電子的物體而帶負(fù)電.若在分離的過(guò)程中電荷難以中和,電荷就會(huì)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(huì)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(guò)程.摩擦是一個(gè)不斷接觸與分離的過(guò)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(gè)機(jī)械過(guò)程,依靠相對(duì)表面移動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)速度.一個(gè)人或一輛車所能帶來(lái)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(duì)導(dǎo)體材料而言,因電子能在它的表面自由流動(dòng),如將其置于一電場(chǎng)中，由于同性相斥，異性相吸，正負(fù)離子就會(huì)轉(zhuǎn)移.
D傳導(dǎo)起電
針對(duì)導(dǎo)電材料而言,因電子能在它的表面移動(dòng),如帶電物體接觸,將會(huì)發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移.
3.靜電放電
靜電放電是兩個(gè)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(chǎng)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(gè)對(duì)地短接的物體暴露在靜電場(chǎng)中時(shí)發(fā)生.兩個(gè)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(gè)高速電量的傳送過(guò)程即為ESD.在這個(gè)過(guò)程中將產(chǎn)生潛在的破壞電壓.電流以及電磁場(chǎng).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(guò)1GHz,取決于電平.相對(duì)漫濕度.靠近速度和放電物體的形狀.在這個(gè)頻率典型的設(shè)備電纜甚至印制板上的走線會(huì)變成非常有效的接收天線。因而對(duì)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(huì)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(shí),無(wú)論是電流還是磁場(chǎng)都是很強(qiáng)的.因此在ESD位置附近的電路一般會(huì)受到影響.
4.ESD對(duì)電子設(shè)備的影響
ESD對(duì)電路的干擾有兩種機(jī)理:一種是靜電放電電流直接通過(guò)電路,對(duì)電路造成損壞;另一種是靜電放電電流產(chǎn)生的電磁場(chǎng)通過(guò)電容耦合,電感耦合或空間輻射耦合等途徑對(duì)電路造成干擾.
ESD電流產(chǎn)生的場(chǎng)可以直接穿透設(shè)備,或通過(guò)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(dòng)時(shí),它們激發(fā)路徑中所經(jīng)過(guò)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(zhǎng)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(guò)傳導(dǎo)或輻射方式進(jìn)入電子設(shè)備.電路及ESD的近場(chǎng).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(chǎng),則存在電磁場(chǎng)耦合.
如果ESD感應(yīng)的電壓和/或電流超過(guò)電路的信號(hào)電平,電路操作將失常.在高阻抗電路中,電流信號(hào)很小,信號(hào)用電壓電平表示,此時(shí)電容耦合將占主導(dǎo)地位,ESD感應(yīng)電壓為主要問(wèn)題.在低阻電路中,信號(hào)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(wèn)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(gè)設(shè)備中同時(shí)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(gè)數(shù)量級(jí),損壞更有可能在傳導(dǎo)耦合時(shí)產(chǎn)生,這就是說(shuō),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。

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