电磁兼容(第九章)静电放电
医疗器械电磁兼容静电放电ESD整改分析
医疗器械电磁兼容静电放电ESD整改分析大家好，今天我们来聊聊一个非常有趣的话题——医疗器械电磁兼容静电放电ESD 整改分析。
我要告诉大家，这个话题可不仅仅是一堆专业术语的堆砌，而是关乎到我们日常生活中的一种非常重要的技术。
那么，究竟是什么呢？别着急，我们一点一点来揭开它的神秘面纱。
1.1 什么是ESD?ESD,全名Electrostatic Discharge(静电放电),是指物体带电后，由于电荷分布不均而导致的瞬间放电现象。
在我们的日常生活中，ESD可能并不常见，但它却是一种非常危险的现象。
比如说，你刚刚洗完手，手上还带着一些水滴，这时候你摸一下电视机遥控器，很可能就会被电得跳起来。
所以说，ESD虽然看似微不足道，但其实对我们的生活还是有很大影响的。
1.2 为什么医疗器械需要关注ESD?医疗器械是我们日常生活中必不可少的一部分，它们可以帮助我们解决很多健康问题。
这些医疗器械在工作过程中，可能会因为静电放电而损坏。
这对于医生来说，可不是什么好事。
因为一旦医疗器械损坏，就可能导致诊断错误，甚至危及患者的生命安全。
所以说，关注医疗器械的ESD问题，对于保障患者的健康和生命安全来说，是非常重要的。
2.1 ESD整改的重要性既然ESD对医疗器械如此重要，那么我们就需要对它进行整改。
那么，为什么要整改呢？很简单，因为ESD会导致医疗器械的损坏。
而医疗器械的损坏，意味着患者的生命安全受到威胁。
所以说，为了保障患者的健康和生命安全，我们必须对ESD进行整改。
2.2 如何进行ESD整改？那么，如何进行ESD整改呢？其实，方法还是有很多的。
比如说，我们可以通过增加绝缘材料、使用防静电材料等方法来降低ESD的发生。
这些方法并不是一成不变的，我们需要根据具体的医疗器械和工作环境来进行调整。
只有这样，才能真正达到降低ESD的目的。
3.1 成功案例分享在这里，我要给大家分享一个成功的ESD整改案例。
那就是某家医院的一台心电图机。
静电放电抗扰度试验
当带电物体接近导体时，导体上的自 由电荷会受到电场力的作用而重新分 布，形成感应电荷，从而产生静电。
静电放电的传播途径
电场传播
静电放电产生的电场会在空间中 传播，影响周围物体的电荷分布。
电流传播
静电放电会产生电流，电流沿着导 电介质传播，对周围物体产生电磁 干扰。
耦合传播
静电放电通过耦合的方式将干扰信 号传播到其他电路或系统。
2. 施加静电放电
使用静电放电模拟器在被测设备上施加静电放电脉冲，分别在几个不 同的位置和角度进行多次试验。
3. 监测与记录
通过信号发生器和示波器等测试设备监测被测设备在静电放电过程中 的性能表现，如信号质量、电路参数等，并记录相关数据。
4. 结果分析
根据记录的数据分析被测设备的静电放电抗扰度性能，评估其在静电 放电环境中的可靠性。
静电放电类型
根据放电电流的波形和能量，静电放电可分为三种类型：电晕放电、刷形放电 和火花放电。
静电放电的危害
01
02
03
电子设备损坏
静电放电产生的瞬时电流 和电压可能超过电子设备 的耐受阈值，导致设备性 能下降或损坏。
数据丢失
静电放电可能引发电磁脉 冲，干扰计算机存储的数 据，导致数据丢失或损坏。
人体伤害
静电放电对人体有一定的 电击作用，长期接触静电 放电的工作人员可能面临 健康风险。
静电放电抗扰度试验的意义
提高产品质量
通过进行静电放电抗扰度 试验，可以评估产品的抗 静电干扰能力，提高产品 的可靠性和稳定性。
保障人员安全
通过确保产品具备足够的 抗静电放电能力，可以降 低人员因电击而受伤的风 险。
如IEC 61000-4-2、EN 610004-2等，规定了静电放电抗扰度试 验的测试方法、等级和限值要求 。
电子产品的静电放电危害、测试及其对策
中国赛宝（总部）实验室
2.3 试验目的：
试验单个设备或系统的抗静电干 扰的能力。 它模拟：
（1）操作人员或物体在接触设备时 的放电。
（2）人或物体对邻近物体的放电。
电子产品的静电放电危害、测试及其对策
中国赛宝（总部）实验室
2.4 ESD的模拟：
下图ESD发生器的基本线路其中高压真空继电器是目前唯一 的能够产生重复与高速的放电波形的器件（放电开关）。放 电适的。人线放体路电电中电阻的阻。储R能d现为电已3容3证0CΩ明S，代，用表用以人这代体种表电放手容电握，状钥现态匙公来或认体其1现5他0人p金F比体属较放工合电具 的模型是足够严酷的。
电子产品的静电放电危害、测试及其对策
中国赛宝（总部）实验室
2.5 试验方法
该标准规定的试验方法有两种：接触放电法和空 气放电法。
接触放电法：试验发生器的电极保持与受试设备 的接触并由发生器内的放电开关受试 设备并由火花对受试设备激励放电的一种试验方法。
电子产品的静电放电危害、测试及其对策
中国赛宝（总部）实验室
二、电子产品ESD测试及要求
从第一节的叙述中我们了解ESD对电子产品的危害。 随着电子产品的复杂程度和自动化程度越来越高，电子产
品的ESD敏感度也越高，电子产品抵御ESD干扰的能力已 经成为电子产品质量好坏的一个重要因素。 那么如何来衡量电子产品抗ESD干扰的能力？
距离立方衰减。 当距离较近时，无论是电场还是磁场都是很强的。 在静电放电位置附近的电路一般会受到影响。
电子产品的静电放电危害、测试及其对策
中国赛宝（总部）实验室
一、ESD机理及其危害（续十一）
ESD在近场，辐射耦合的基本方式可以是电容或 电感方式，取决于ESD源和接受器的阻抗。
电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验
静电放电抗扰度试验是电磁兼容性（EMC）领域中的一种重要测试方法，用于评估电子设备在静电放电干扰下的抗扰度。
以下是关于静电放电抗扰度试验的一般流程和技术：
1. 试验介绍：
-静电放电试验是模拟人体静电放电现象，通过给予设备定量的静电放电来评估设备对此种电磁干扰的抗扰度。
2. 试验设备：
-静电放电试验通常使用专门的试验设备，包括静电电源、人体模型（HBM）或机器模型（MM）、试验台等。
3. 试验参数：
-试验参数包括静电放电电压、放电极间距、放电次数等，这些参数通常根据相关标准或规范进行设置。
4. 试验环境：
-静电放电试验需要在恒温、恒湿的环境条件下进行，以确保试验结果的可靠性。
5. 试验过程：
-试验前，需要对设备进行预试验，以确定设备的敏感性和适应
性。
-在试验过程中，按照预设的参数和序列进行静电放电，并记录设备在放电过程中的反应和性能变化。
6. 试验评估：
-根据试验结果，对设备的抗扰度进行评估和分析。
-静电放电试验通常根据相关标准或规范，将试验结果与预设的抗扰度要求进行比较，判断设备是否符合要求。
7. 报告和验证：
-完成试验后，生成详细的试验报告，包括试验条件、试验结果、设备反应等信息。
-可以通过再次测试或其他验证手段，确认设备的抗扰度改进措施的有效性。
需要注意的是，静电放电试验应该由专业的测试机构或资质认证实验室进行，以确保试验的准确性和可靠性。
对于电子产品的设计和开发过程中，合理的电磁兼容性设计和抗扰度验证是非常重要的，可以帮助提高产品的可靠性和稳定性。
静电放电的型式及测试法规
静电放电的模式通常可以分为机器装置放电模式(Machinery ESD model)、家俱放电模式(Furniture ESD model)、人体放电模式(Personnel ESD model)等三类。
简单说明如下:机器装置放电模式较容易在自动化的控制流程中发生，因在自动化机器中被绝缘之金属组件与绝缘体的摩擦、或是绝缘液体或高压气体等流过摩擦产生的静电，当能量累积到某程度而对邻近形成放电的情形。
家俱放电模式通常发生在金属家俱与绝缘物体的摩擦，如在地毯上或塑料地板拉动家俱，或是人从椅子上站起来瞬间的摩擦产生静电。
人体放电模式是因人体的动作摩擦产生静电，如我们穿胶鞋在地毯行走时，因摩擦使地毯带正电胶鞋带负电，此时人体脚底会感应而带正电，同时使上半身带负电, 若这时候如用手接触半导体电子组件 ,会导致该组件损坏。
上述三种形式的静电放电对半导体制程和电子产品组装都显得很重要，其中以人体放电模式所产生的放电电压，对电子产品(半导体组件)之伤害问题最广，因此国际间对电子产品防护人体放电模式的法规要求日益严谨，即使半导体电子组件在出厂前通过零件标准法规的静电测试，被安装到成品后经常仍未能通过系统产层次的法规要求。
国际间关于耐静电测试的法规，在半导体及电子产业界几乎都已经熟悉美军标准 MIL-STD-883. Method 3015所定义之人体静电放电模式 (ESD Human Body Model) ，且都接受它的测试水平要求。
但近年来由国际电工协会(IEC: International Electro-technical Commission)所制定的电 磁兼容基本规范(EMC Basic standards)中，包含一项静电测试规范 IEC 61000-4-2 受到国际间多数国家的认同， 对系统产品之静电耐受(immunity) 要求及测试方法定义很完整，目前信息与行动通讯之国际大公司多引用这 规范作为成品静电测试的依据。
emc静电测试方法
emc静电测试方法
EMC(电磁兼容性)静电测试方法是一种评估电子设备的抗静电
能力的测试方法。
以下是常用的EMC静电测试方法：
1. 静电放电测试：通过模拟人体的静电放电，评估设备对外部静电放电的敏感性。
常用的测试标准包括IEC 61000-4-2和
MIL-STD-883E。
2. 防护性接地测试：测试设备的接地系统是否有效，以确保设备能够正确地分散静电能量。
测试标准包括IEC 61000-4-2和MIL-STD-464。
3. 静电敏感性测试：评估设备本身对静电放电的敏感性。
常用的测试方法包括静电放电感应方法和静电放电有源方法。
4. 静电放电电压测量：测量设备在静电放电过程中的电压变化，评估设备对静电放电的响应能力。
这些测试方法可以帮助制造商评估设备的抗静电能力，并采取相应的措施来提高设备的EMC性能。
注意，具体的测试方法
和标准可能会因地区、行业和特定设备而有所不同。
静电放电及防护基础知识
编号：SM-ZD-75365 静电放电及防护基础知识Organize enterprise safety management planning, guidance, inspection and decision-making, ensure the safety status, and unify the overall plan objectives编制：____________________审核：____________________时间：____________________本文档下载后可任意修改静电放电及防护基础知识简介：该安全管理资料适用于安全管理工作中组织实施企业安全管理规划、指导、检查和决策等事项，保证生产中的人、物、环境因素处于最佳安全状态，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。
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一、术语及定义1、静电：物体表面过剩或不足的静止的电荷．2、静电场：静电在其周围形成的电场．3、静电放电：两个具有不同静电电位的物体，由于直接接触或静电场感应引起两物体间的静电电荷的转移．静电电场的能量达到一定程度后，击穿其间介质而进行放电的现象就是静电放电．4、静电敏感度：元器件所能承受的静电放电电压．5、静电敏感器件：对静电放电敏感的器件．6、接地：电气连接到能供给或接受大量电荷的物体，如大地、船等．7、中和：利用异性电荷使静电消失．8、防静电工作区：配备各种防静电设备和器材，能限制静电电位，具有明确的区域界限和专门标记的适于从事静电防护操作的工作场地．二、静电的产生1、摩擦：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，而产生静电的最普通方法，就是摩擦生电．材料的绝缘性越好，越容易摩擦生电．另外，任何两种不同物质的物体接触后再分离，也能产生静电．2、感应：针对导电材料而言，因电子能在它的表面自由流动，如将其置于一电场中，由于同性相斥，异性相吸，正负离子就会转移．3、传导：针对导电材料而言，因电子能在它的表面自由流动，如与带电物体接触，将发生电荷转移．三、静电对电子工业的影响集成电路元器件的线路缩小，线路面积减小，耐压降低，使得器件耐静电冲击能力的减弱，静电电场（Static Electric Field）和静电电流（ESDcurrent）成为这些高密度元器件的致命杀手．同时大量的塑料制品等高绝缘材料的普遍应用，导致产生静电的机会大增．日常生活中如走动、空气流动、搬运等都能产生静电．人们一般认为只有CMOS类的晶片才对静电敏感，实际上，集成度高的元器件电路都很敏感．A、静电对电子元件的影响：1）静电吸附灰尘，改变线路间的阻抗，影响产品的功能与寿命．2）因电场或电流破坏元件的绝缘或导体，使元件不能工作（完全破坏).3）因瞬间的电场或电流产生的热，使元件受伤，虽能工作，但寿命受损．B、静电损伤的特点：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2-3KV．2、潜伏性——有些电子元器件受到静电损伤后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，而且增加了器件对静电的敏感性，已产生的问题并无任何方法可治愈．3、随机性——电子元件什么情况下会遭受到静电破坏呢？可以这么说，从一个元件生产后一直到它损坏以前所有的过程都受到静电的威胁，而这些静电的产生也具有随机性．由于静电的产生和放电都是瞬间发生的，极难预测和防护．4、复杂性——静电放电损伤元件工作，因电子产品的精细，微小的结构特点而费时、费事、费钱，要求较复杂的技术往往需要使用扫描电镜等精密仪器，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，使人误把静电损伤失效当作其它失效，这是对静电放电损害未充分认识之前，常常归咎于早期失效或情况不明的失效，从而不自觉的掩盖了失效的真正原因．5、严重性——ESD问题表面上看来只影响了制成品的用家，但实际上亦影响了各层次的制造商，如：保用费、维修及公司的声誉等等．6、静电在工业生产中造成的危害静电的产生在工业生产中是不可避免的，其造成的危害主要可归结为以下两种机理：其一：静电放电（ESD）造成的危害：（1）引起电子设备的故障或误动作，造成电磁干扰．（2）击穿集成电路和精密的电子元件，或者促使元件老化，降低生产成品率．（3）高压静电放电造成电击，危及人身安全．（4）在多易燃易爆品或粉尘、油雾的生产场所极易引起爆炸和火灾．其二：静电引力（ESA）造成的危害：（1）电子工业：吸附灰尘，造成集成电路和半导体元件的污染，大大降低成品率．（2）胶片和塑料工业：使胶片或薄膜收卷不齐；胶片、CD塑盘沾染灰尘，影响品质．（3）造纸印刷工业：纸张收卷不齐，套印不准，吸污严重，甚至纸张黏结，影响生产．（4）纺织工业：造成根丝飘动、缠花断头、纱线纠结等危害．静电的危害有目共睹，现在越来越多的厂家已经开始实施各种程度的防静电措施和工程．但是，要认识到，完善有效的防静电工程要依照不同企业和不同作业对象的实际情况，制定相应的对策．防静电措施应是系统的、全面的，否则，可能会事倍功半，甚至造成破坏性的反作用．四、ESD的含义及三种型式ESD的含义：ESD是代表英文ElectroStatic Discharge即"静电放电"的意思．ESD是本世纪中期以来形成的以研究静电的产生与衰减、静电放电模型、静电放电效应如电流热（火花）效应（如静电引起的着火与爆炸）及和电磁效应（如电磁干扰）等的学科．近年来随着科学技术的飞速发展、微电子技术的广泛应用及电磁环境越来越复杂，对静电放电的电磁场效应如电磁干扰（EMI）及电磁兼容性（EMC）问题越来越重视．1、人体型式——即指当人体活动时身体和衣服之间的摩擦产生摩擦电荷．当人们手持ESD敏感的装置而不先泄放电荷到地，摩擦电荷将会移向ESD敏感的装置而造成损坏．2、微电子器件带电型式——即指这些ESD敏感的装置，尤其是塑料件，当在自动化生产过程中，会产生摩擦电荷，而这些摩擦电荷通过低电阻的线路非常迅速地泄放到高度导电的牢固接地表面，因此造成损坏；或者通过感应使ESD 敏感的装置的金属部分带电而造成损坏．3、场感类型式——即有强电场围绕，这可能来之于塑性材料或人的衣服，会发生电子转化跨过氧化层．若电位差超过氧化层的介电常数，则会产生电弧以破坏氧化层，其结果为短路．4、其它还有：机器型式、场增强型式、人体金属型式、电容耦合型式、悬浮器件型式．五、静电防护1、接地——接地就是直接将静电过一条线的连接泄放到大地，这是防静电措施中最直接最有效的，对于导体通常用接地的方法，如人工带防静电手腕带及工作台面接地等．接地通过以下方法实施：1）人体通过手腕带接地．2）人体通过防静电鞋（或鞋带）和防静电地板接地．3）工作台面接地．4）测试仪器、工具夹、烙铁接地．5）防静电地板、地垫接地．6）防静电转运车、箱、架尽可能接地．7）防静电椅接地．2、静电屏蔽——静电敏感元件在储存或运输过程中会暴露于有静电的区域中，用静电屏蔽的方法可削弱外界静电对电子元件的影响，最通常的方法是用静电屏蔽袋和防静电周转箱作为保护．另外防静电衣对人体的衣服具有一定的屏蔽作用．3、离子中和——绝缘体往往易产生静电，对绝缘体静电的消除，用接地方法是无效的，通常采用的方法是离子中和（部分采用屏蔽），即在工作环境中用离子风机等，提供一等电位的工作区域．因此在防静电材料和防静电设施中，均是按这三种方式派生出来的产品，可分为防静电仪表，接地系统类防静电产品，屏蔽类防静电包装，运输及储存防静电材料，中和类静电消除设备，以及其它防静电用品．A、防静电仪表1、手腕带/脚带/防静电鞋综合检测仪——用途：用于检测手腕带、脚带、防静电鞋是否符合要求．测试脚带及防静电鞋时，需增加一块金属板及仪表连接的导线．2、除静电离子风机检测仪——用途：定期对离子风机平衡度和衰减时间进行检测及校验以确保离子风机工作在安全的指标范围．3、静电场探测仪——用途：测量静电场以反映静电的存在，以电压形式读数，用来测试环境的静电强度．一般受环境影响和静电瞬间特性，很难真实反映实际情况．4、静电屏蔽袋测试仪——用途：用于检测静电屏蔽袋的屏蔽效果．5、表面电阻测量仪——用途：用于测量材料表面电阻、体积电阻．B、接地类防静电产品1、防静电手腕带：广泛用于各种操作工位，手腕带种类很多，建议一般采用配有1兆欧姆电阻的手腕带，线长应留有一定余量．2、防静电手表：需要其它防静电措施的补救（如：增设离子风机、戴防静电脚跟带等）才能取得较好的防静电效果．建议不要大量采用佩带防静电手表的方式．3、防静电脚带/防静电鞋：厂房使用防静电地面后，应配戴防静电鞋带或穿防静电鞋，建议车间以穿防静电鞋为主，可降低灰尘的引入．操作人员工再结合配带防静电手腕带效果将会更佳．4、防静电台垫：用于各工作台表面的铺设，各台垫串上1兆欧电阻后与防静电地可靠连接．5、防静电地板：防静电地板分为PVC地板、聚胺脂地板、活动地板．6、防静电蜡和防静电油漆：防静电蜡可用于各种地板表面增加防静电功能及使地板更加明亮干净；防静电油漆可用于各种地板表面，也可涂于各种货架，周转箱等容器上．C、屏蔽类防静电包装运输及储存材料1、防静电周转箱、防静电元件盒：用于车间单板和部件的周转，运输及储存．2、防静电屏蔽袋：用于单板和部件的包装、运输和储存，具有一定的防潮效果．3、防静电胶带：用于各种包装箱等．4、防静电IC料条及IC托盘：用于生产车间IC元器件的储存、搬运．禁止在使用前，露天存放IC；或拆开包装运输．5、防静电货架、手推车及工作台：防静电货架、手推车广泛用于电子装配车间的单板、部件的周转，搬运等．防静电货架及工作台要有防静地连接，手推车上的防静电垫应有金属链与防静电地接触．6、防静电工作服工作鞋：在具有静电敏感元器件，具有一定洁净度要求的加工车间，一般应严格要求员工穿戴防静电工作服工作鞋．7、防静电手指套：如操作工位员工需经常手拿工件或静电敏感元器件时，有必要戴防静电手指套．D、中和类设备：离子风机、风枪.六、防静电的一般工艺规程要求A、防静电的常规工艺规程要求：1、操作者必须戴有线防静电手腕．2、涉及到操作静电敏感器件的桌台面须采用防静电台垫．3、ESD敏感型器件必须用静电屏蔽与防静电器具转运．4、准备开封、测试静电敏感器件时必须在防静电工作台上进行，有条件的可配用离子空气发生器清除空气中的电荷．5、组装所用的焊接设备及成形工装设备都必须接地，焊接工具使用内热式烙铁，接地要良好，接地电阻要小6、电源供电系统要改装用变压器进行隔离，地线要可靠，防止悬浮地线，接地电阻小于10欧姆．7、产品测试时，在电源接通的情况下，不能随意插拔器件，必须在关掉电源的情况下插拔．8、凡ESD敏感型器件不应过早地拿出原封装，要正确按操作，尽量不摸ESD敏感型器件管腿．9、用波峰焊接时，焊料和传递系统必须接地．B、在防静电要求严格的场合，下列防静电工艺要求也是常常需要的．1、凡ESD敏感型整机进行高低温试验或老化试验时，必须先对工作场地及高低温箱进行静电位测试，其电位不能超过安全值，否则，要进行静电消除处理．2、焊接好的印制电路板要作三防处理时，也要采用防静电措施．不要用一般的刷光，超声波清洗或喷洗．3、调试、测量、检验时所用的低阻仪器、设备（如讯号、电桥等）应在ESD敏感型器件接上电源后，方可接到ESD 敏感型器件的输入端．4、在ESD敏感型测试仪器生产线上，应严格使用静电电位测试监视静电电位的变化情况，以便及时采取静电消除措施．这里填写您的企业名字Name of an enterprise。
静电放电(ESD)
静电放电（ESD）1. 静电放电模型为了定量地研究静电放电问题，必须建立ＥＳＤ模型。
人体静电是引起静电危害如火炸药和电火工品发生意外爆炸或静电损坏的最主要和最经常的因素，因此国内外对防静电放电控制要求都是以防人体静电为主，并建立了人体模型（Human Body Model - HBM），HMB是ESD模型中建立最早和最主要的模型之一。
除人体模型外，还有很多其它静电放电模型。
人体模型(HBM)家具ESD模型机器模型(MM)人体金属ＥＳＤ模型带电器件CDM模型其它静电放电模型2. 静电放电模拟器(ESD Simulator)或静电放电发生器(ESD Generator)静电放电发生器的基本要求静电放电发生器的选用静电放电发生器的研制过程EST802静电放电发生器我人体模型(HBM)人体静电是引起火炸药和电火工品发生意外爆炸的最主要和最经常的因素，因此国内外对电火工品的防静电危害要求都是以防人体静电为主，并建立了人体模型（Human Body Model - HBM），HMB是ESD模型中建立最早和最主要的模型之一。
人体能贮存一定的电荷，所以人体明显地存在电容。
人体也有电阻，这电阻依赖于人体肌肉的弹性、水份、接触电阻等因素。
大部分研究人员认为电容器串一电阻是较为合理的电气模型,见图3－1。
过去有许多研究试图确定典型人体的这些参数的适当取值。
通常把电容器串联一电阻作为人体模型。
早在1962年，美国国家矿务局[ ]测得22人次人体电容范围为95～398PF，平均电容值为240，100次试验测得手与手之间的平均电阻为4000Ω。
这些数据为建立了人体模型起了一个好的开端，做过一些修改之后，用在电子工业中建立早期的模拟电路。
Kirk等[ ]人测得人体电容值的范围为132－190PF。
人体电阻值为87－190Ω。
为了求得一致，美国海军[ ]1980年提出了一个电容值为100PF，电阻为1.5ｋΩ的所谓“标准人体模型”。
电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验
电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验静电放电抗扰度试验（Electrostatic Discharge, ESD）是电磁兼容性试验（Electromagnetic Compatibility, EMC）中的一种重要测试技术，用于评估电子设备在静电放电环境下的抗扰度能力。
下面是有关静电放电抗扰度试验的一些基本信息：1.测试目的：静电放电抗扰度试验的主要目的是模拟和评估电子设备在静电环境下的性能表现，以判断其对于静电放电所带来的干扰的敏感程度。
这种测试可以帮助确保设备在实际使用中的可靠性和稳定性。
2.试验原理：静电放电是由于电荷的积累产生的突然放电，通常由人体接触或靠近设备引起。
在试验中，使用专门设计的静电发生器产生预定能量的电荷，并将其以模拟真实应用环境的方式释放到被测试设备上，观察设备的反应和性能变化。
3.试验参数：静电放电试验涉及一系列的试验参数，包括放电等级、放电方式、放电时间、放电重复频率等。
各个行业和标准机构根据实际需求和应用环境，会制定相应的规范和标准来规定这些试验参数。
4.试验过程：该试验根据标准要求，将电荷自发生器通过电极和接触装置传递到设备上，观察设备的反应和性能变化。
常用的观测指标包括设备功能的中断、暂时失活、数据错误、永久性损坏等。
5.相关标准：常见的静电放电抗扰度试验标准包括IEC61000-4-2（国际电工委员会标准）、ANSI/ESD S20.20（美国国家标准协会标准）和ISO 10605（国际标准化组织标准）等。
这些标准提供了统一的测试方法和要求，以确保静电放电试验的一致性和可比性。
通过静电放电抗扰度试验，可以评估电子设备对于静电放电的干扰抵抗能力，帮助设计和生产过程中优化电路设计和材料选择，以提高设备的可靠性和抗扰度。
该测试在电子设备的研发、制造和质量控制过程中具有重要作用。
静电放电(ESD)原理
器件可以操作但性能不稳定，维修次数因而增加 约占受静电破坏原件的百分之九十
最后综合表现为功能故障甚至造成人身伤害
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王洪博：静电放电(ESD)原理；2010年6月9日；深圳
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ESD对器件的危害
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王洪博：静电放电(ESD)原理；2010年6月9日；深圳
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王洪博：静电放电(ESD)原理；2010年6月9日；深圳
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静电产生的机理
静电产生的方式
摩擦、碰撞、剥离、流动带电、喷出带电、搅拌带电
如滚轮移动、人员走动、油罐车泄油时、喷嘴喷出之溶剂、搅拌机 静电是由于处于不同带电序列位置的物体之间接触分离，使物体上正负电荷失去平衡而发生
石棉
兔毛
玻璃
云母
hair
尼龙
羊毛
毛皮
铅
蚕丝
铝
纸
棉花
钢
中性
木材
琥珀
密封蜡
硬橡胶
镍、铜
黄金、白金
硫磺
嫘莹
聚脂
赛璐璐
奥龙
聚胺脂（PU）
聚乙烯（PE）
聚丙烯（PP）
乙烯基（PVC）
Kel-F
硅
铁弗龙
- 电荷
摩擦带电序列表
表格中处于前列的物质容易失去电子，处于后列的物质易 于得到电子，因此如果两物质摩擦并随即分离，处于表中前列 的物 质将带正电，处于后列的物质带负电。
ESD的原理和测试
ESD的原理和测试微波与电磁兼容轻松学习微波与电磁兼容的基础知识.静电放电(ESD: Electrostatic Discharge)，应该是造成所有电⼦元器件或集成电路系统造成过度电应⼒(EOS: Electrical Over Stress)破坏的主要元凶。
因为静电通常瞬间电压⾮常⾼(>⼏千伏)，所以这种损伤是毁灭性和永久性的，会造成电路直接烧毁。
所以预防静电损伤是所有IC设计和制造的头号难题。
静电，通常都是⼈为产⽣的，如⽣产、组装、测试、存放、搬运等过程中都有可能使得静电累积在⼈体、仪器或设备中，甚⾄元器件本⾝也会累积静电，当⼈们在不知情的情况下使这些带电的物体接触就会形成放电路径，瞬间使得电⼦元件或系统遭到静电放电的损坏(这就是为什么以前修电脑都必须要配戴静电环托在⼯作桌上，防⽌⼈体的静电损伤芯⽚)，如同云层中储存的电荷瞬间击穿云层产⽣剧烈的闪电，会把⼤地劈开⼀样，⽽且通常都是在⾬天来临之际，因为空⽓湿度⼤易形成导电通到。
那么，如何防⽌静电放电损伤呢？⾸先当然改变坏境从源头减少静电(⽐如减少摩擦、少穿⽺⽑类⽑⾐、控制空⽓温湿度等)，当然这不是我们今天讨论的重点。
我们今天要讨论的是如何在电路⾥⾯设计保护电路，当外界有静电的时候我们的电⼦元器件或系统能够⾃我保护避免被静电损坏(其实就是安装⼀个避雷针)。
这也是很多IC设计和制造业者的头号难题，很多公司有专门设计ESD的团队，今天我就和⼤家从最基本的理论讲起逐步讲解ESD保护的原理及注意点，你会发现前⾯讲的PN结/⼆极管、三极管、MOS管、全都⽤上了……以前的专题讲解PN结⼆极管理论的时候，就讲过⼆极管有⼀个特性：正向导通反向截⽌(不记得就去翻前⾯的课程)，⽽且反偏电压继续增加会发⽣雪崩击穿(Avalanche Breakdown)⽽导通，我们称之为钳位⼆极管(Clamp)。
这正是我们设计静电保护所需要的理论基础，我们就是利⽤这个反向截⽌特性让这个旁路在正常⼯作时处于断开状态，⽽外界有静电的时候这个旁路⼆极管发⽣雪崩击穿⽽形成旁路通路保护了内部电路或者栅极(是不是类似家⾥⽔槽有个溢⽔⼝，防⽌⽔龙头忘关了导致整个卫⽣间⽔灾)。
电磁兼容知识点总结_电磁兼容基础知识全面详解
电磁兼容知识点总结_电磁兼容基础知识全面详解什么是电磁兼容电磁兼容性（EMC）是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。
因此，EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性。
电磁干扰源种类电磁干扰源种类繁多，可按不同的方法进行分类。
对测量环境中直接影响测量及测量设备的干扰来源可分为自然干扰源和人为干扰源。
自然干扰源包括：（1）大气噪声干扰：如雷电产生的火花放电、属于脉冲宽带干扰，其覆盖从数Hz到100MHz 以上．传播的距离相当远。
（2）太阳噪声干扰：指太阳黑子的辐射噪声。
在太阳黑子活动期．黑子的爆发．可产生比平稳期高数千倍的强烈噪声．致使通信中断。
（3）宁宙噪声：指来自宇宙天体的噪声。
（4）静电放电：人体、设备上所积累的静电电压可高达几万伏直到几十万伙．常以电晕或火花方式放掉，称为静电放电。
静电放电产生强大的瞬间电流和电磁脉冲，会导致静电敏感器件及设备的损坏。
静电放电属脉冲宽带干扰、频谱成分从直流一直连续剑中频频段。
人为干扰源指而电气电子设备和其他人工装置产生的电磁干扰。
这里所说的人为干扰源都是指无意识的干扰。
至于为了达到某种目的而有意施放的干扰，如电子对抗等不属于本文讨论范围。
任何电子电气设备都可能产生人为干扰。
在此，只是提到一些常见的干扰测量环境的干扰源。
（1）无线电发射设备：包括移动通信系统、广播、电视、雷达、导航及无线电接力通信系统．如微波接力，卫星通信等。
因发射的功率大，其基波信号可产生功能性干扰；谐波（2）工业、科学、医疗（ISM）设备：如感应加热设备、高频电焊机、X光机、高频理疗设备等．强大的输出功率除通过空间辐射干扰外，还通过工频电力网干扰远方的设备。
（3）电力设备：包括伺服电机、电钻、继电器、电梯等设备通、断产生的电流剧变及伴随的电火花成为干扰源：电力系统中的非线性负载（如电弧炉等）、间断电源（UPS）等同态电源转换设备产生大量谐波涌入电网成为干扰源：日光灯等照明设备也产生辉光放电噪声干扰。
电磁兼容试验设备的校准——静电放电发生器校准装置
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ｅ ｅ ｔ Ｏ ｔ ｉ ｄｉｃ ｒ ｎ ｒ ｔ ａ ｉ ａ ｉ ｑｕ ｐ ｅ ｌ ｃ ｒ ｓａｔｃ ｓ ｈａ ｇｅ ｇｅ ｅ ａ ｏｒ ｃ ｌｂｒ ｔｏｎ ｅ ｉ ｍ ｎｔ
Ｚ Ｏ Ｇ Ｇ ｏｌ ，Ｚ Ａ Ｇ Ｃ ａ－ｕ ，Ｙ Ｏ Ｄ ｎ－ ｅ Ｈ Ｎ ｕ —ｉ ｎ Ｈ Ｎ ｈｏｊｎ Ａ ｏ ｇ ｍ ｉ （ ａ ｏａ Ｉｓ ｔｔ ｏ ｅ ｓｒ ｎ ａ ｄＴ ｓｎ ｅｈｏｏｙ ｈ ｎｄ １０ １ ｈｎ ） Ｎ ｔ ｎｌ ｎｔｕｅ ｆＭ ａｕｅ ｔ ｎ ｅｔ ｇＴ ｃ ｎｌｇ，Ｃ ｅ ｇｕ ６ ０ ２ ，Ｃ ｉａ ｉ ｉ ｍｅ ｉ
emc电磁兼容iec标准
emc电磁兼容iec标准
电磁兼容性（EMC）是电气、电子设备对电磁干扰的抵抗能力，保证设备正常工作且不对其他设备造成干扰的能力。
在电磁兼容性领域，存在许多国际和区域性的标准，它们为设备的电磁兼容性规定了要求和测试方法。
其中，IEC（国际电工委员会）是制定电磁兼容性标准的国际组织之一，其制定的标准被广泛接受并应用于全球的电子产品制造和开发领域。
以下是一些常见的IEC电磁兼容性标准：
1. IEC 61000-4-2：静电放电（ESD）模拟操作人员静电放电波形，可以在操作员触碰位置模拟放电，包括所有用户可及的控制界面和外部连接器。
2. IEC 61000-4-3：电磁场（EFT）模拟了继电器开关，或者在主电路回路中电感负载断路所产生的波形。
作为一种特殊的突发信号，通常会沿着交流电缆传播。
3. IEC 61000-4-4：电瞬变（EFT）模拟了继电器开关，或者在主电路回路中电感负载断路所产生的波形。
作为一种特殊的突发信号，通常会沿着交流电缆传播。
此外，还有诸如CISPR 22、CISPR 25、EN 55022、EN 55024等其他EMC标准存在，它们分别涵盖了计算机设备和其它类似设备的辐射和传导骚扰测量、汽车电子设备的EMC测试标
准、所有电子设备的免疫性测试等内容。
电磁兼容测试中静电放电整改方法解析
中国医疗设备 2019年第34卷 09期 V OL.34 No.0924专 论FEATURES电磁兼容测试中静电放电整改方法解析曾雪，任海萍中国食品药品检定研究院 医疗器械检定所 光机电室，北京 102629引言静电放电（Electrostatic Discharge ，ESD ）其实是一种自然现象。
两种不同的材料相互摩擦时，由于介电强度不同，就会产生静电电荷。
当其中一种材料上的静电电荷积累到一定程度，在与另一个物体接触时，就会通过这个物体到大地的阻抗而进行放电。
静电放电在日常生活中会对电子设备的正常工作产生极大的干扰和损害，使设备不能正常工作，也给接触这些电子设备的工作人员带来困扰[1]。
例如，洁净手术室的空调气流经过层层过滤，净化出口气流是带有静电电荷的，手术室的洁净度要求越高，静电积聚可能越严重，对手术室中医用电气设备的抗干扰性能要求也更高。
本文从静电防护的原理入手，探讨防护思路，结合实际整改案例进行介绍。
1 静电放电的干扰机理在GB/T4365-2003《电工术语 电磁兼容》中，静电放电的定义为：“具有不同静电电位的物体互相靠近或直接接触引起的电荷转移”[2]。
针对电气和电子设备，依据我国目前现行有效的GB/T 17626.2-2018《电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验》[3]（等同采用IEC 61000-4-2:2008），通过建立通用和可重现的基准，来评估设备受到静电放电干扰时能否保持基本性能。
在实际测试中，采用静电放电发生器，模拟放电现象。
静电放电发生器的原理简图，见图1。
其中，在考虑了人的身高体型差异、与接地平面或地收稿日期：2019-07-15 修回日期：2019-08-02基金项目：国家重点研发计划（2017YFC0111004）。
作者简介：曾雪，硕士，主要研究方向为有源医疗器械质控与评价。
通信作者及邮箱：任海萍，renhaiping@ 。
[摘 要] 随着科学技术的发展，医疗器械的技术形态和种类日益丰富，有限空间内的电磁环境日趋恶化，电磁兼容性成了医疗器械设计和使用过程中需要解决的关键问题。
笔记本电脑静电放电的整改措施
电磁干扰抑制技术912021年第2期 安全与电磁兼容引言随着科技的进步，集成电路的应用越来越广泛，笔记本电脑内部的器件日趋集成化、小型化，从而产生的电磁兼容问题越发多见。
静电放电（ESD）是笔记本电脑发生故障的主要因素，严重时会导致笔记本无法正常工作，笔记本电脑的抗扰性是衡量其稳定性的重要指标之一。
ESD 所导致的产品性能降低（误动作、无故重启等）使得用户体验感变差，这对于笔记本电脑品牌终端市场的认可度影响较大。
因此ESD 测试结果的优劣，直接影响到笔记本电脑品牌的市场影响力和竞争力。
本文通过对ESD 测试出现的问题进行整改，达到通过测试法规并提高产品稳定性的效果。
1 笔记本电脑的ESD 试验方法ESD 主要通过直接传递的传导干扰和空间耦合的辐射干扰两种方式产生短时的高压、强电流和丰富的谐波电磁场，进而影响笔记本内部的模拟、数字信号处理、逻辑处理芯片的误动作或复位，使产品性能受影响甚至导致产品不可逆的损坏[1]。
本文依据 GB/T 17626.2-2006《电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验》[2]中对ESD 的试验规定，笔记本电脑ESD 测试采用静电模拟器（俗称静电枪）作为干扰源。
通过设置测试空气放电电压±15 kV，接触放电电压±8 kV，详细测试电压和产品状态见表1。
客户要求测试点为金属件进行接触和空气放电，测试点为非金属件进行空气放电。
笔记本试验分为电池模式和电源模式，电源模式通过电源适配器给笔记本电脑供电，电池模式则通过笔记本自带的电池进行供电。
试验过程中，被测笔记本电脑运行相应的软件程序，保证笔记本电脑处于全部功能开启并运行状态；通过静电枪对笔记本进行每个测试点的放电测试，考察笔记本电脑抗干扰能力，连接方式参照法规GB/ T 17626.2-2006中的图5，实际测试布置见图1。
摘要为了保证产品能够在交付给客户后稳定运行，依据GB/T 17626.2/IEC61000-4-2的规定对笔记本电脑产品进行静电放电测试中，产品出现死机、重启、花屏等现象，导致测试结果不合格。
电磁兼容(第九章)静电放电
自由空间中，外球体半径无穷大（地球） C=111r pF 一个人的表面积近似等于1m的球体的表面积，可以计算得 出人体的电容大约为50pF
除了自由空间的50pF电容外， 人体电容主要还包括脚底与地面之间 的电容。典型的人体电容为100pF。 如果人体接近周围的某些物体，还会 增加50—100pF。 所以人体电容等于人体自由空 间电容与平板电容之和，大小在50250pF之间变化。
静电产生方法 在地毯上行走 在乙烯基地板上行走 工人在长椅上移动 打开乙烯基包装袋 捡起普通聚乙烯塑料袋 坐在聚氨酯塑料坐垫的椅子上 静电电压（V） 相对湿度10%--20% 35,000 1,2000 6,000 7,000 20,000 18,000 相对湿度65%--90% 1,500 250 100 600 1,200 1,500
静电是一种发生在材料表面的现象，电荷独自在材料表 面存在，而不是在材料内部。绝缘体上的电荷只能保持在 产生它的区域，并不会分布在材料的整个表面上。 因此，绝缘体接地并不能减少电荷 静电放电的产生通常有三个过程： 1、一个绝缘物体上产生了电荷 2、这些产生的电荷通过接触或感应迁移到一个导体上 3、带电的导体靠近金属物体，这个金属物体一般是接地的， 然后便产生放电
例如：如果电容等于75pF，电量为3uC，则电压等于 10，000V
绝缘体和导体之间分离也会产生摩擦起电。物体之间紧密接触是产生静电荷 的重要条件，摩擦只是趋向与使更大的物体表面产生良好的接触，增大电荷的迁 移。 物体分离的速度越快，留给电荷返回物体的时间就越短，这样也使物体上存 储的电荷量与电压增大。 在家庭和工作环境中，普通材料不大可能产生10KV-20KV的静电电压，不同 条件下能产生的最大静电电压如下表：
Contact discharge Level 1 2 3 4 X Voltage kV ±2 ±4 ±6 ±8 Special Air discharge Level 1 2 3 4 X Voltage kV ±2 ±4 ±8 ±15 Special
静电放电(ESD)原理
ESD会导致电子设备严重地损坏或操作失常。半导体专家以及设备的用户都在想办法 抑制ESD
静电就是静止的电荷。静电的产生是由于电子在外力的作用下，从一个物体转移到另 一个物体或者是受外界磁场的影响而产生的极化现象
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王洪博：静电放电(ESD)原理；2010年6月9日；深圳
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静电的危害
环境安全
危险场合的爆炸起火等 对精密设备的工作要求
产品性能及可靠性
抗干扰能力，影响产品销售 产品的潜在损伤
随着高科技的发展，静电所造成的后果已突破了安全问题的 界限。
静电放电造成的危害是在电子、通信、航空以及一切应用现代电子 设备、仪器的场合下导致设备运转故障、信号丢失、误码的直接原 因之一。
潜在性损坏
器件可以操作但性能不稳定，维修次数因而增加 约占受静电破坏原件的百分之九十
最后综合表现为功能故障甚至造成人身伤害
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王洪博：静电放电(ESD)原理；2010年6月9日；深圳
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ESD对器件的危害
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王洪博：静电放电(ESD)原理；2010年6月9日；深圳
静电吸附灰尘，降低元件绝缘电阻（缩短寿命）。
静电放电破坏，使元件受损不能工作（完全破坏）。
静电放电电场或电流产生热，使元件受伤（潜在损伤）。
静电放电产生的电磁场幅度很大（达几百伏/米）频谱极宽（从几十兆到 几千兆），对电子产品造成干扰甚至损坏（电磁干扰）
ESD引起的器件击穿，是电子工业最普遍，最严重的静电危害。
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人体（C=200pF）日常活动所产生的静电量
EMC静电放电测试基本常识
EMC静电放电测试基本常识EMC静电放电测试基本常识生活中，很多原因下都会产生静电，例如薄膜和卷筒之问的摩擦，胶带的分离，物体破损，或者带电的粒子。
静电会在各种情景，各种生产设备的各种流程中产生，而主要产生的原因就是重复的摩擦和分离。
当电荷累积到一定程度，物体问就会存在电势差，接触或者相互靠近过程会产生电荷瞬间移动，就会形成静电放电。
静电放电经常会影响我们日常所用的电子产品的正常工作，甚至造成静电故障。
主要是静电放电的过程是电荷移动的现象，既然有电荷的移动就有可能影响到电子产品的元器件的正常工作，特别是现代基本都是半导体工艺元器件。
严重时还可能会造成元器件的损坏，静电故障就是山静电造成电子元件(例如1C集成电路))损坏的一种现象。
当1C中发生静电故障时，山于静电释放，高压电流瞬问穿过1C内部，破坏了高绝缘性二氧化硅(绝缘层)并损坏内部电路。
所以在设计、生产电子产品的时候就应该考虑静电放电的影响。
为了模仿电子产品在现实环境中可能遭受的静电放电影响，国际标准委员会制订了相关的标准规范，斤民多国家或者地区都会自接采用这些标准作为本国或本地区的标准规范。
特别是欧洲，凡是进入欧盟市场的电子电器产品必须符介EM(指令((2004/108/EC)要求，静电放电是EM(试验之一。
2国际标准的静电放电测试要求在国际标准委员会制订的电磁兼容标准中，包括有基础标准和产品标准。
其中静电放电测试标准是基础标准之一，有时候也叫测试技术标准。
静电放电测试标准1EC61000-4-2讲述了测试原理、等级、方法等几个方而的内容。
1EC61000-4-2定义了四个标准测试等级和一个开放等级。
放电测试发生器的电路结构、参数见表2及放电波形所示。
然后是介绍了静电放电测试布置和测试方法，1EC61000-4-2使用了两种小同的测试方法:一种是接触放电。
intactdischarge，是自接对EUT放电这是首选的测试方法，如果接触放电小能被施加到EUT，接触放电还有问接接触放电即对水平祸介板HCP和垂自祸介板VCP放电测试模式，另外一种方法空气放电Airdischarge可以使用，其实一般产品标准要求的抗扰度静电放电测试都要求两种方法进行测试。
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1、ESD电流直接流经敏感电路组件的接脚，造成永久性损坏:
(如键盘, 或I/O界面的连接器)直接带入ESD突波电流损害电路。 防护这种直接伤害的方法： 并联一颗静电抑制器,串联一颗电阻或并联电容在这些电路上 就可以限制流经IC的ESD电流
2、ESD电流 流经地回路造成复位，重启损坏: 假设接地线为低阻抗, 经ESD脉冲电流通过，IC接地的阻抗 容 易产生（地电位）跳动 (Ground Bounce)， 这种地 的电位弹跳会 使IC重置或锁定, IC如被锁定时 非常容易被供应的电源摧毁。 防护这种地电位跳动的方法： 电源并联一颗静电抑制器，串联一颗电阻或并联电容在这些电 路上就可以限制流经IC的ESD电流。 Layout扩大地层的完整性，地的屏蔽性,地层的吸收性
自由空间中，外球体半径无穷大（地球） C=111r pF 一个人的表面积近似等于1m的球体的表面积，可以计算得 出人体的电容大约为50pF
除了自由空间的50pF电容外， 人体电容主要还包括脚底与地面之间 的电容。典型的人体电容为100pF。 如果人体接近周围的某些物体，还会 增加50—100pF。 所以人体电容等于人体自由空 间电容与平板电容之和，大小在50250pF之间变化。
3.电磁场间接耦合
例：如垂直板与水平板之放电，使电路造成重置， 对于高阻抗 组件曾经有损坏。
这种失效模式与PCB环路面积， 机构屏蔽好坏而定。
防护这种电磁场间接耦合的方法：
可以从机体的结构屏蔽和PCB设计布线着手。 Layout扩大地层 的完整性,地的屏蔽性,地层的吸收性.
PCB上用箝制电路或突波吸收ESD静电抑制器抑制 瞬间高压
如果一个带电体靠近一个中性的导体，那么静电场会使 中性导体上处于平衡状态的电荷分离。
若将导体暂时接地（例如接地的人或其它的物体很快接 触导体），那么中性导体上距离带电体最远表面上的电荷 将通过这个连接向大地泄放电荷。这样尽管并没用与带电 体接触，原来不带电的导体现在已经带电
第二节 人体静电模型（HBM）
例如：如果电容等于75pF，电量为3uC，则电压等于 10，000V
绝缘体和导体之间分离也会产生摩擦起电。物体之间紧密接触是产生静电荷 的重要条件，摩擦只是趋向与使更大的物体表面产生良好的接触，增大电荷的迁 移。 物体分离的速度越快，留给电荷返回物体的时间就越短，这样也使物体上存 储的电荷量与电压增大。 在家庭和工作环境中，普通材料不大可能产生10KV-20KV的静电电压，不同 条件下能产生的最大静电电压如下表：
PCB Layout防护设计 2.高频电路设计的要点：
（1）要有良好的地线层。良好的地线层处处等电位，不会产生共模电阻偶合，也 不会经地线形成环流产生天线效应；良好的地线层能使静电放电以最短的路径进 入地线而消失。建立良好的地线层最好的方法是采用多层板，一层专门用作线地 层；如果只能用双面板，应当尽量从正面走线，反面用作地线层，不得已才从反 面过线。 （2）保持足够的距离。对于可能出现ESD 耦合或幅射的两根线或两组或 要保持足够的距离，如滤波器的输入与输出、光偶的输入与输出、交流电源线与 弱信号线等。 （3）长线加低通滤波器。走线尽量短捷，不得已走的长线应当在合理的位置插入 C、ESD静电抑制器，RC或LC低通滤波器。 （4）除了地线，能用细线的不要用粗线。因为PCB上的每一根走线既是有用信号 的载体，又是接收幅射干扰的干线，走线越长、越粗，天线效应越强。
静电是一种发生在材料表面的现象，电荷独自在材料表 面存在，而不是在材料内部。绝缘体上的电荷只能保持在 产生它的区域，并不会分布在材料的整个表面上。 因此，绝缘体接地并不能减少电荷 静电放电的产生通常有三个过程： 1、一个绝缘物体上产生了电荷 2、这些产生的电荷通过接触或感应迁移到一个导体上 3、带电的导体靠近金属物体，这个金属物体一般是接地的， 然后便产生放电
第一节 静电的产生
相互接触的材料分离就会产生静电，产生静电的材料可以 是固体、液体甚至是液体。 将两个绝缘体接触时，有一部分电荷（电子）从其中一个 物体上传到另一个物体上。这时，如果将两个物体分离，由于 电荷不能在绝缘体上自由移动，所以不能返回到原来的物体上。 因此，最初两个呈现中性的物体现在变成了带电体，其中一个 带正电，另一个带负电。
这种产生静电的方法就称为摩擦起电
有一些材料容易吸收电子，而另一些材料容易释放电子。容易释放电 子的材料带正电，容易吸收电子的材料带负电。下面是以释放电子难易度为 顺序的摩擦静电序列表。
1、空气 7、尼龙 13、纸 19、聚酯薄膜
2、人皮肤
3、石棉 4、玻璃 5、云母 6、人头发
8、羊毛
9、毛皮 10、铅 11、丝绸 12、铝
第九章 静电放电
第一节 第二节 第三节 静电的产生 人体静电模型（HBM） 静电放电防护
前
言ห้องสมุดไป่ตู้
未受控制的静电放电(ESD)已逐渐成为电子工业的一个很大的威胁。 自20世纪60年代以来，人们开始认识到厚膜与薄膜固态器件、金属氧 化物半导体器件以及许多分立的电子零件，如：薄膜电阻、电容器、 晶体和双极型IC等，都很容易受到静电放电的冲击而损坏。 随着器件的封装越来越小、速度越来越快，器件对静电放电越来 越敏感。 静电放电（ESD）对电子产品的危害主要为： 1、引起电子设备的故障或误动作，造成电磁干扰．如： 驱动电路程 序被ESD打乱，出现花屏，白屏，声音不正常。 2、击穿集成电路和精密的电子元件，半导体元件或者促使元件老化， 降低生产成品率。
一个物体上所积累的电荷存储在物体的电容中。通常我们认 为只有两个平板之间才会有电容，其实所有物体都有自己的自由 空间电容。只是第二个平板无穷大而已（地球）。 这个电容是物体的最小电容，即使是不规则形状物体，它 的自由空间电容主要还是自己表面积的函数。所以可用简单的 几何球体表示自由空间的电容。 两个同心球体之间的电容可表示为：
电路能够模拟人体放电，可用于静电测试，模拟多次放电的人体静 电模型：
1. 2.
影响ESD放电能量参数：峰值电流、上升时间变率 IEC 61000-4-2电流波形上升时间0.7ns , 频宽可达到300MH以上
2: IEC 61000-4-2 放电电流上升时间
3: IEC 61000-4-2 测试电压与环境条件
第三节 静电放电的防护
ESD预防
ESD软件
ESD硬件
FPGA 地 址 存 储 器 RAM
CPLD 开 关 矩 阵
Register 寄 存 器
结构 电路设计 PCB Layout 原理图设计 提 升 定 位 距 离 复 位 电 路 位 置 （ 端 口 ） 完 整 大 地 与 屏 蔽 电 源 I/O 并 静 电 抑 制 器
注 (1):X保留对产品各别指定的测试规格. (2):测试环境相对湿度须保持30%–60 %; 15℃–35℃ (3):样品至少须打200次以上的放电.
(1) 硬件失效(Hard failure)
ESD电弧电压(Spark voltage)窜入半导体内部使绝缘部位损坏.如 在P-N接合点短路或开路,内部绝缘的氧化层贯穿(punch-through)-金属 氧化处理部位产生熔蚀(melting)等, 这都是属于永久性失效。
PCB布局架构对突波 I/O端抑制电路
低通ESD滤波及突波ESD吸收器方式疏导ESD能量
I/O控制信号加ESD静电抑制器保护
（RESET）复位电路设计
PCB上用IR（遥控）电路或突波吸收ESD静电抑制器抑制 瞬间高压
PCB Layout防护设计
1。加大地的泄放面积 保持地的完整：1.平整地： 铺铜均匀，保持地的电阻值 不变，互相之间水平状态 （地平面平稳） 2。环绕地 数据线用地包围 3。地孔越多越好，并使每层 地紧密连合一起
Contact discharge Level 1 2 3 4 X Voltage kV ±2 ±4 ±6 ±8 Special Air discharge Level 1 2 3 4 X Voltage kV ±2 ±4 ±8 ±15 Special
放电测试 电压 (kV) 2 4 6 8
IEC 61000 -4-2 峰值放电 上升时 电流(A) 间tr (ns) 7.5 12 25 30 0.7 - 1 0.7 - 1 0.7 - 1 0.7 - 1
1层4层
环绕地 地孔越多越好，并使每层地紧密连合一起
PCB Layout防护设计 接地不仅涉及产品或系统的电气安全，而且关联着电磁兼容和其测量技 术。良好的接地可以保护设备或系统的正常操作以及人身安全，可以消除 各种电磁干扰和雷击，ESD等。所以接地设计是非常重要的，但也是难度 较大的课题。
地线的种类很多，有逻辑地、信号地、屏蔽地、保护地、数字信号地、 模拟信号地、接机壳体的地、地线的布置、还要注意接地线在各种不同频 率下的阻抗等，接地的方式也可分单点接地、多点接地、混合接地和悬浮 地等。理想的接地面应为零电位，各接地点之间无电位差。但实际上，任 何“地”或接地线都有电阻。 当有电流通过时，就会产生压降，使地线上的电位不为零，两个接地 点之间就会存在地电压。当电路多点接地，并有高速信号层(信号线)通过 时，就将构成地环路干扰电压。 因此，接地技术十分讲究，如信号接地 与电源接地要分开，复杂电路采用多点接地和公共地等。
PCB Layout防护设计
1.低功率PCB布线要点: 提起PCB布线，许多工程技术人员都知道一个传统的经验：正面横向走线、 反面纵向走线，横平竖直，既美观又短捷；还有个传统经验是：只要空间 允许，走线越粗越好。可以明确地说，这些经验在注重ESD的今天已淘汰。 要使单片机系统有良好的ESD性能，PCB设计十分关键。 一个具有良好,ESD性能的PCB，必须按高频电路来设计??这是反传统的。 单片机系统按高频电路来设计PCB的理由在于：尽管单片机系统大部分 电路的工作频率并不高，但是EMI的频率是高的，ESD测试的模拟干扰频 率也是高的[8KV]。要有效抑制EMI，顺利通过ESD测试，PCB的设计必 须考虑高频电路的特点。