防静电[ESD]知识

E lectro S tatic D ischarge1.ESD是什么意思?ESD是代表英文E lectro S tatic D ischarge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。

2.静电是怎样产生的?答:物质都是由分子组成，分子是由原子组成，原子中有带Array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，离开原来的原子儿而侵入其他的原子B，A原子因缺少电子数而带有正电现象，称为阳离子、B原子因增加电子数而呈带负电现象，称为阴离子。

(如图所示)造成不平衡电子分布的原因即是电子受外力而脱离轨道，这个外力包含各种能量(如动能、位能、热能、化学能……等)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。

当两个不同的物体相互接触时就会使得一个物体失去一些电荷如电子转移到另一个物体使其带正电，而另一个体得到一些剩余电子的物体而带负电。

若在分离的过程中电荷难以中和，电荷就会积累使物体带上静电。

所以物体与其它物体接触后分离就会带上静电。

通常在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。

为什么气体也会产生静电呢？因为气体也是由分子、原子组成，当空气流动时分子、原子也会发生“接触分离”而起电。

所以在我们的周围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。

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。

摩擦是一个不断接触与分离的过程。

因此摩擦起电实质上是接触分离起电。

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。

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。

其它起电方式有：热电和压电起电、亥姆霍兹层、喷射起电等。

3.人体身上的静电有多高?答：在干燥的季节若穿上化纤衣服和绝缘鞋在绝缘的地面行走等活动，人体身上的静电可达几千伏甚至几万伏。

下表是在两种不同湿度条件下人体活动产生的静电电位。

在干燥的季节，人体静电可达几千伏甚至几万伏。

4. 静电对人体有害吗？人体静电是否与癌症有联系？答：除静电对人体电击外，作者近期的研究(国家自然科学基金资助项目)表明，静电放电产生的电磁场强度很强（近场峰值电场可达几百伏/m到几kV/m）且频率非常宽，几十兆至几千兆以上。

作者认为这种强电磁场作用时间短但其强度远比手机辐射的电磁场强，且人体活动多时放电的次数非常多（通常在2千伏以下的放电人体是没有电击感觉的），其对人体的作用是不可忽视的。

而人体静电是否与癌症是否有联系，需进一步研究。

但是人体长期遭受静电电击和这种强电磁辐射的作用是不利的，所以应穿防静电服与防静电鞋，在有条件时应安装静电检测报警装置。

5.测量静电的主要仪器设备有哪些?答：测量静电电荷量的仪器有电荷量表，测量静电电位可用静电电压表。

测量材料特性的有许多测量静电的仪表如高阻计、电荷量表等。

6.静电测量的主要参数有哪些? 其单位是什么？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。

电位、电场、电流等有关的量都是由于电荷的存在或电荷的移动而产生的物理量。

在科研院所、高等院校、检测站和工矿企业等部门经常需要测量物体的电荷量或电荷密度。

表示静电电荷量的多少用电量Ｑ表示，其单位是库仑Ｃ，由于库仑的单位太大通常用微库或纳库1库仑＝1000000微库1微库＝1000000纳库在测量粉体带电及其荷质比，测量防静电服的性能时都要测量其带电电荷量。

测量物体的带电电量从原理上说可用法拉第简和静电计及静电电容测量，但这种方法测量繁琐，误差较大，而且对于非静电技术人员使用时更时因难。

现有一种准确迅速测量物体电荷量的专用仪器－EST111数字电荷仪/EST112数字电量表。

使用极为方便，受到广大科研单位和厂硫企业如全国各防静电服生产的好评。

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位，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)1kV=1000V测量静电电压的仪表通常分为接触式和非接触式,对于测量有源带电体如静电发生器（高压电源）等的静电电压常用接触式，测量这类静电可用Ｑ－Ｖ系列静电表。

但由于接触式仪器在与被测物体接触时会使带电物体的静电放电，而使而电荷量减少或使带电物体的电容增加，这两个因素都将使物体的静电电位降低，因而测出的结果与物体真实带电情况相差较大，所以这在测量许多物体的静电电压时更常用的方法是用非接触式静电电压表，这种仪表在测量时不与初测物体任何接触，因而对被测量物体的静电影响很小，常用的仪表有EST101型防爆静电电压表，这种仪表不但在一般场所能准确迅速测量出物体的静电电压，而且可在对防爆要求很高的场所使用，其重量轻、体积小，价格也很低，因而在国内得到广泛使用，如全军各油库、弹药、火工品、石油、化工、纺织、造纸、橡胶、印刷、计算机等行业等。

其它的一些物理量还有电场强度等7.静电放电试验对电气产品究竟会产生什么影响？问：对于静电，我原来的认识仅限于中学课本中的有关介绍。

但最近为了我开发的产品做定型试验时，在抗干扰性能测试中有一项静电放电试验，试验结果很不理想。

静电放电试验项目有两个，一个是空间放电8kV，一个是接触放电6kV（试验等级为工业三级），现在空间放电8kV基本没有问题，但接触放电在4kV时就不正常（被试验装置的液晶显示器不能正常显示）。

所以我想向您请教：静电放电试验对电气产品究竟会产生什么影响？空间放电和接触放电又有什么差别？如何才能使产品顺利通过静电放电试验？答：对产品进行静电放电主要产生的影响是静电放电产生的瞬时大电流(可达几十A)对电子产品产生的焦耳热效应如烧坏器件等,另一方面是静电放电辐射的电磁场对电子产品的干扰,最近的研究表明这种电场可达几百V/m.8.空气放电和接触放电又有什么差别？空气放电(Air discharge)是放电电极与被测试体之间是通过空气放电的,而接触放电是放电电极与被测物体接触后通过高压开关放电.在同样的电压下接触放电的电流比空气放电大得多,对电子器件更易损坏.9.如何才能使产品顺利通过静电放电试验？要使产品能通过静电放电试验,主要是提高产品的抗静电放电能力,如前面所述的减少静电放电电流和提高防静电电磁干扰的能力,但要具体问题具体分析.另外可参考国际电工委员会标准IEC-61000-4-2以及GB6833.3-97《电子测量仪器电磁兼容性试验规范静电放电敏感度试验》或有关的书刊资料。

10.导体产生引燃的界限当带电导体积蓄的静电能量大于可燃性物质的最小引燃能量W时，便可产生引燃。

所以产生引燃的电位为CV2/2为导体的静电电容量。

国家标准《防止静电事故通用导则》中5.1.2条指出当导体电压低于1.5KV时,不会因静电引燃最小引燃能量大于0.25ｍＪ的可燃性气体。

国外一些标准规定导体的静电安全电压约1KV至几百伏。

人体带电电位约为3KV时便会遭到电击。

11.静电非导体(塑料等)产生引燃的界限静电非导体的引燃电位约30KV。

国家标准《防止静电事故通用导则》中5.2.3条指出,静电非导体的电位低于15KV时不会引燃最小引燃能量大于0.2ｍＪ的可燃性气体。

但有些情况下，产生引燃的界限还要小，有的标准规定约5KV。

防止人体遭受静电非导体电击的带电电位约10KV以下12.材料的静电性能的参数有哪些？物体带电的多少常用静电电荷量和静电电压表示，而测量材料如塑料、橡胶、防静电地板（面）、地毯等的防静电性能通常用电阻，电阻率、体积电阻率、表面电阻率、电荷（或电压）半衰期、静电电容、介电常数等。

但最常用最可靠的还是电阻及电阻率。

13.物体不接触也能起电吗？答：能！除物体除接触后分离能起电外，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，如下图1所示。

当物体Ａ与Ｃ发生放电时会造成Ｃ与Ｂ之间放电，如下图2所示。

若Ｃ与Ｂ之间不发生放电，则Ｃ会带上剩余的电荷，如下图3所图1 图2图314.电子器件所能承受静电破坏的静电电压15.ESD防护对于我们的工作有什么意义近半年世纪以来ESD在工业部门所造成了着火、爆炸等事故。

仅美国电子工业每年因静电造成的损失达几百亿美圆，因此，ＥＳＤ防护对于减少损失、提高产品质量与生产效率具有非常重要意义。

为什么要提要ESD防护意识？在本世纪70前代以前，很多静电问题都是由于人们没有ESD意识而造成的，即使现在也有很多人怀疑ESD会对电子产品造成损坏。

这是因为大多数ＥＳＤ损害发生在人的感觉以下，因为人体对静电放电的感知电压约为3ＫＶ，而许多电子元件在几百伏甚至几十伏时就会损坏，通常电子器件被ＥＳＤ损坏后没有明显的界限，把元件安装在PCB上以后再检测，结果出现很多问题，分析也相当困难。

特别是潜在损坏，即使用精密仪器也很难测量出其性能有明显的变化，所以很都电子工程师和设计人员都怀疑ESD，近年但实验证实，这种潜在损坏在一定时间以后，电子产品的可靠性明显下降。

16.谁应该参加ESD培训?培训谁? 管理培训部门,管理部门的支持,流水线管理培训,工人,技术员等都应该受到培训。

最新的美国国家标准和国际静电放电协会标准（ANSI/ESD S20.20-1999）把静电培训计划和培训要求及认证专门列出一节。

静电培训的重点在领导管理人员、流水线管理人员和工程技术三种人，但内容和要求各不相同。

对于领导和管理人员，除要求懂得静电安全管理要求外，对静电基本知识、防静电工作区的要求、静电敏感标记等也应有所了解。

而对设计师、现场工程师、维修技术人员等对静电就要有全面的了解。

目前，我国各类院校除少数专业有静电专业研究生课程外，中专、大专及本科均没有开设静电专业课程，仅是物理的电学中介绍了有关静电基本原理一些知识。

但是只要有了这个基础，您就能学好静电防护基本知识。

17.电子工业的静电问题是如何的产生的?静电是时时刻刻到处存在的，但是在二十世纪40－50年代很少有静电问题，因为那时是晶体三极管和二极管，而所产生静电也不如现在普遍存在。