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ESD(静电放电)的防护
(本文由培训中心李玉强提供)
      一、静电小常识
1、ESD的含义
    静电是人们看不见摸不着但又无处不在、无时不有的现象。在空气干燥的季节,当你开门时偶尔会有电击的感觉,这就是静电放电(ESD)。
2、静电的产生
    物质都是由分子组成,分子是由原子组成,原子中有带负电的电子和带正电荷的质子组成。在正常状况下,一个原子的质子数与电子数量相同,正负平衡,所以对外表现出不带电的现象。但是电子环绕于原子核周围,一经外力即脱离轨道,离开原来的原子而侵入其他的原子,原来的原子因缺少电子数而带有正电现象,称为阳离子、其他的原子因增加电子数而呈带负电现象,称为阴离子。在日常生活中,任何两个不同材质的物体接触后再分离,即可产生静电。
3、静电产生的方式
(1)“接触分离”起电
    通常从一个物体上剥离一张塑料薄膜时就是一种典型的"接触分离"起电;在日常生活中脱衣服产生的静电也是"接触分离"起电。固体、液体甚至气体都会因接触分离而带上静电。在我们周围的环境,甚至我们的身上都会带有不同程度的静电,当静电积累到一定程度时就会发生放电。
(2)“摩擦”起电
    我们都知道摩擦起电,而很少听说接触起电。实质上,摩擦起电是一种接触又分离的造成正负电荷不平衡的过程。在日常生活,各类物体都可能由于移动或摩擦而产生静电。工作桌面、地板、椅子、衣服、纸张、卷宗、包装材料、流动空气。
(3)“感应”起电
    另一种常见的起电是感应起电。当带电物体接近不带电物体时会在不带电的导体的两端分别感应出负电和正电。
4、静电测量的主要参数与单位
(1)电荷量
    静电的实质是存在剩余电荷。电荷是所有的有关静电现象本质方面的物理量。
(2)静电电压
    由于在很多场合测量静电电位较容易,另一个常用的静电参数是静电电压,其单位为伏,但由于静电电压通常很高,因此常用一个较大的单位-千伏(kV)。
5、静电对电子设备元件的影响
    静电的基本物理特性为:吸引或排斥,与大地有电位差,会产生放电电流。这种特性对电子设备的元件有如下影响:
(1)静电吸附灰尘,降低元件绝缘电阻(缩短寿命)。
(2)静电放电破坏,使元件受损不能工作(完全破坏)。
(3)静电放电电场或电流产生的热,使元件受伤(潜在损伤)。
(4)静电放电产生的电磁场幅度很大、频谱极宽,对电子设备造成电磁干扰甚至损坏。
(5)如果元件被全部破坏,必能在日常维护工作及质量管理中被察觉而排除,影响较小;如果元件轻微受损,在正常测试下不易被发现,在这种情形下,经过日积月累,直至某天彻底不能正常运行,才会发现被损坏。不但检查不易,而且其损失亦难以预测。
6、静电对传输设备损害的特点
(1)隐蔽性 
    人体不能直接感知静电除非发生静电放电,但是发生静电放电人体也不一定能有电击的感觉,这是因为人体感知的静电放电电压为2-3 KV,所以静电具有隐蔽性。
(2)潜在性
    有些设备元器件受到静电损伤后的性能没有明显的下降,但多次累加放电会给器件造成内伤而形成隐患。因此静电对器件的损伤具有潜在性。
(3)随机性
    从一个元件产生以后,一直到它损坏以前,所有的过程都受到静电的威胁,而这些静电的产生具有随机性。其损坏也具有随机性的。
(4)复杂性
    静电放电损伤的失效分析工作,因设备的精、细、微小的结构特点而费时、费事、费钱,要求较高的技术并往往需要使用扫描电镜等高精密仪器。即使如此,有些静电损伤现象也难以与其他原因造成的损伤加以区别。这在对静电放电损害未充分认识之前,常常归因于早期失效或情况不明的失效,从而不自觉地掩盖了失效的真正原因。所以静电对设备损伤的分析具有复杂性。
二、电子设备使用中的静电防护
    集成电路技术的迅速发展、生产规模的扩大和集成化程度的提高使静电放电的危害严重影响到电子产品的质量和性能。在电子工业领域,由于ESD的影响,美国每年造成的损失约100亿美元,英国每年损失为35亿英镑。在我国,因静电造成的损失也很严重。
1、人体静电的防护
    人体是最普遍存在的静电危害源。对于静电来说,人体是导体,所以可以对人体采取接地的措施:使用防静电地面/ 防静电鞋。通过防静电性地面、地垫、地毯,工作人员穿上防静电鞋袜,形成组合接地;佩戴防静电腕带并接地(静电从手导到大地),通过手用以泄放人体的静电。它由防静电松紧带、活动按扣、弹簧软线.保护电阻及插头或夹头组成。松紧带的内层用防静电纱线编织,外层用普通纱线编织。上述两项措施都是实用而有效的,应视不同的场合选择使用。
2、防静电腕带与鞋的使用介绍
    使用腕带操作时不允许断开,否则会失去接地作用。各种腕带使用的主要问题  是开路,有时是临时性的,有时是长时间断开,使失去接地作用。有的人因此使用腕带检测器测量其通断状态,有的用监测仪器测量腕带的开路及电阻变大。腕带扣得不紧造成人体皮肤与腕带的接触电阻变大,有些腕带的电阻就是带子本身的,当带子触及地时使其电阻大大减小,有可能因此造成对人体电击的危险。腕带应用专门的带插座的接地线与地连结,不能夹在桌面或桌边的金属体上,因为这些金属体对地的电阻可能很大,要经常检查腕带的电阻。
    穿防静电鞋并使用防静电地面(防静电地垫、地毯等)等,能使静电从人体导向大地,从而消除人体静电。鞋底电阻105~108(Ω)时, 符合国家标准的要求。
三、静电的应用
    任何事物都具有两面性。静电有很多危害,静电是否也能利用呢?答案是肯定的,利用静电能给人类造福。大家了解得最多的是静电复印,现在得到广泛使用。静电除尘,具有效率高的优点,现在很多空气净化器就是利用静电能吸除空气中的尘埃,使空气净化。在农业中,利用静电喷雾能大大提高效率和降低农药的使用,既经济又有利环境保护。静电还有很多应用,如静电处理的种子抗病能力强,病害发生减少,而且发芽率高,产量得到提高;静电放电产生的臭氧是强化剂,有很强的杀菌作用;经过静电处理的水,既能杀菌又不易起水垢。带有静电的驻极体膜还能治疗各种软组织损伤,它有活血化瘀、消炎消肿的作用。静电还可用于喷涂,用静电喷涂家用电器如洗衣机、电冰箱的外壳非常均匀。
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