所謂靜電,就是一種處于靜止?fàn)顟B(tài)的電荷或者說不流動(dòng)的電荷(流動(dòng)的電荷就形成了電流)。當(dāng)電荷聚集在某個(gè)物體上或表面時(shí)就形成了靜電,而電荷分為正電荷和負(fù)電荷兩種,也就是說靜電現(xiàn)象也分為兩種即正靜電和負(fù)靜電。當(dāng)正電荷聚集在某個(gè)物體上時(shí)就形成了正靜電,當(dāng)負(fù)電荷聚集在某個(gè)物體上時(shí)就形成了負(fù)靜電。
靜電放電(ESD)造成的危害:引起電子設(shè)備的故障或誤動(dòng)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(chǎn)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(chǎn)場所極易引起爆炸和火災(zāi)。
靜電引力(ESA)造成的危害:電子工業(yè):吸附灰塵,造成集成電路和半導(dǎo)體元件的污染,大大降低成品率。膠片和塑料工業(yè):使膠片或薄膜收卷不齊;膠片、CD塑盤沾染灰塵,影響品質(zhì)。 造紙印刷工業(yè):紙張收卷不齊,套印不準(zhǔn),吸污嚴(yán)重,甚至紙張黏結(jié),影響生產(chǎn)。紡織工業(yè):造成根絲飄動(dòng)、纏花斷頭、紗線糾結(jié)等危害。
1、靜電如何干擾設(shè)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(qiáng)的瞬時(shí)電壓與電流,由此會在空間中激發(fā)瞬態(tài)電磁場。由此可知,靜電主要以兩種方式對電路產(chǎn)生影響,一種是線束傳導(dǎo)干擾,另一種是空間電磁輻射干擾。線束傳導(dǎo)干擾指的是靜電能量(瞬時(shí)的高電壓與大電流)在線束上傳導(dǎo),對路徑上的負(fù)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(chǎn)生的強(qiáng)的電磁場能量,在電路環(huán)路中感應(yīng)出的電壓與電流,對電路系統(tǒng)造成干擾,影響電路系統(tǒng)的穩(wěn)定性。若以靜電放電上升時(shí)間Tr=1ns計(jì)算,則靜電電磁場干擾頻寬為:
靜電放電瞬間的過壓會導(dǎo)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(dòng)作。
2. 靜電防護(hù)
為了應(yīng)對可能存在的靜電問題,在電路設(shè)計(jì)初期我們應(yīng)該充分考慮對電路做靜電防護(hù)。通常產(chǎn)品的金屬端口引腳電路設(shè)計(jì)之初需要考慮增加靜電防護(hù)管,常用的靜電防護(hù)器件有:硅基TVS,高分子聚合物ESD和壓敏電阻。
3. 都做防護(hù)了為啥還是有問題?
很多時(shí)候我們在電路上以經(jīng)加了足夠多的靜電防護(hù)了,但還是可能遇到無法通過靜電測試的問題。這是因?yàn)殪o電干擾具有相當(dāng)程度的復(fù)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(hù)都是預(yù)防為主,實(shí)際靜電干擾路徑還需要根據(jù)測試結(jié)果進(jìn)行進(jìn)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(guī)的靜電防護(hù)方式已經(jīng)行不通,需要更進(jìn)一步的優(yōu)化,例如屏蔽,引腳濾波以及地隔離等。