所謂靜電,就是一種處于靜止狀態的電荷或者說不流動的電荷(流動的電荷就形成了電流)。當電荷聚集在某個物體上或表面時就形成了靜電,而電荷分為正電荷和負電荷兩種,也就是說靜電現象也分為兩種即正靜電和負靜電。當正電荷聚集在某個物體上時就形成了正靜電,當負電荷聚集在某個物體上時就形成了負靜電。
靜電放電(ESD)造成的危害:引起電子設備的故障或誤動作,造成電磁干擾。擊穿集成電路和精密的電子元件,或者促使元件老化,降低生產成品率。高壓靜電放電造成電擊,危及人身安全。在多易燃易爆品或粉塵、油霧的生產場所極易引起爆炸和火災。
靜電引力(ESA)造成的危害:電子工業:吸附灰塵,造成集成電路和半導體元件的污染,大大降低成品率。膠片和塑料工業:使膠片或薄膜收卷不齊;膠片、CD塑盤沾染灰塵,影響品質。 造紙印刷工業:紙張收卷不齊,套印不準,吸污嚴重,甚至紙張黏結,影響生產。紡織工業:造成根絲飄動、纏花斷頭、紗線糾結等危害。
1、靜電如何干擾設備
靜電放電波形如下:
由靜電放電波形可知,靜電放電瞬間具有很強的瞬時電壓與電流,由此會在空間中激發瞬態電磁場。由此可知,靜電主要以兩種方式對電路產生影響,一種是線束傳導干擾,另一種是空間電磁輻射干擾。線束傳導干擾指的是靜電能量(瞬時的高電壓與大電流)在線束上傳導,對路徑上的負載器件造成干擾與損毀(高壓擊穿);空間輻射干擾是指靜電放電瞬間產生的強的電磁場能量,在電路環路中感應出的電壓與電流,對電路系統造成干擾,影響電路系統的穩定性。若以靜電放電上升時間Tr=1ns計算,則靜電電磁場干擾頻寬為:
靜電放電瞬間的過壓會導致電路器件損壞甚至失效,敏感電路在靜電放電瞬間受到電磁干擾可能造成誤動作。
2. 靜電防護
為了應對可能存在的靜電問題,在電路設計初期我們應該充分考慮對電路做靜電防護。通常產品的金屬端口引腳電路設計之初需要考慮增加靜電防護管,常用的靜電防護器件有:硅基TVS,高分子聚合物ESD和壓敏電阻。
3. 都做防護了為啥還是有問題?
很多時候我們在電路上以經加了足夠多的靜電防護了,但還是可能遇到無法通過靜電測試的問題。這是因為靜電干擾具有相當程度的復雜性,一方面靜電干擾沒有固定的傳播路徑,我們所做的防護都是預防為主,實際靜電干擾路徑還需要根據測試結果進行進一步分析;另一方面,不同器件的抗干擾能力不同,有些器件過于敏感,常規的靜電防護方式已經行不通,需要更進一步的優化,例如屏蔽,引腳濾波以及地隔離等。