靜電放電

日期：2026-03-03 16:52

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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,是正負電荷在局部失衡時產生的一種現象.靜電現象是指電荷在產生與消失過程中所表現出的現象的總稱,如摩擦起電就是一種靜電放電現象.
2.產生原因
A接觸分離起電
任何兩個不同物材質地物體接觸后再分離即可產生靜電,當兩個不同物體相互接觸時就會產使得一個物體失去一些電荷如電子轉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
實質上摩擦起電是一種接觸又分離的造成正負電荷不平衡的過程.摩擦是一個不斷接觸與分離的過程.因此摩擦起電實質上是接觸分離起電,而產生靜電的*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.表面粗糙度濕度,接觸壓力,摩擦特性以及相對運動速度.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感應起電
針對導體材料而言,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，正負離子就會轉移.
D傳導起電
針對導電材料而言,因電子能在它的表面移動,如帶電物體接觸,將會發生電荷轉移.
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引起兩物體間的靜電電荷的轉移.靜電電場的能量達到一定程后,擊穿其間介質而進行放電的現象就是靜電放電.
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.在這個過程中將產生潛在的破壞電壓.電流以及電磁場.ESD將產生強大的尖峰脈沖電流,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字電子設備，ESD傾向于感應出高電平的噪聲，它會導致電子設備嚴重受損或操作失常.
當ESD位置距離較近時,無論是電流還是磁場都是很強的.因此在ESD位置附近的電路一般會受到影響.
4.ESD對電子設備的影響
ESD對電路的干擾有兩種機理: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電流產生的場可以直接穿透設備,或通過孔洞.縫隙.通風孔.輸入輸出電纜等耦合到敏感電路.當ESD電流在系統內部流動時,它們激發路徑中所經過的天線,這些天線的發射效率主要依賴于尺寸.ESD脈沖所導致的輻射波長從幾厘米到數百米,這些輻射能量產生的電磁噪聲將損壞電子設備或者騷擾它們的運行.
電磁噪聲可通過傳導或輻射方式進入電子設備.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.在遠場,則存在電磁場耦合.
如果ESD感應的電壓和/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地位,ESD感應電壓為主要問題.在低阻電路中,信號主要為電流形式,因而電感耦合占主導地位,ESD電流將導致大多數電路出現問題.
兩種主要的破壞機制是:①由于ESD電流產生熱量導致設備的熱失效;②由于ESD感應出高的電壓導致絕緣擊穿.兩種破壞可能在一個設備中同時發生絕緣擊穿可能激發大的電流,這又進一步導致熱失效.
因為使設備產生損壞比導致它失常所必需的電壓和電流要大1~2個數量級,損壞更有可能在傳導耦合時產生,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致失常。

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