静电放电及其危害分析

放 通道就能释放掉绝大部分静电电荷。而对于
电 人体来说，由于人体阻抗是随人体静电电位
及
变化的，在一次放电过程中可能包含了多次 火花通道的形成、消失过程，即重复放电。
其 每次放电过程中仅仅放掉一部分静电电荷，
尖端和平板电极结构
当极间电压升高到某一特定值 U c 时，尖端附近 的场强开始超过空气的击穿场强，进入这一区域的电
子被电场加速获得足够的能量。当与中性分子或原子
碰撞时引起电离，产生正离子和新的电子，新的电子
也会以同样的方式产生下一代的离子、电子对，这样
在尖端附近就像雪崩式的形成了电子崩。但是这一过
程仅在尖端附近才能维持，而极间其它地方由于场强
分
静电放电及其危害分析
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五 章
§5-1 静电放电的特点与分类
静
随着现代科学技术的发展，静电危害日益严
重，人们对静电起电、放电机理及其放电特性等
电 都进行了深入研究，静电放电（ ESD ）及其危
放 害防护成为静电安全工程学的核心内容。
电 一、静电放电的特点
及
1.静电放电的定义
其
静电放电是指带电体周围的场强超过周围介
• 在发生火花放电时，静电能量瞬时集中释放，其 引燃、引爆能力较强。另外静电火花放电产生的 放电电流及电磁脉冲具有较大的破坏力，可以对 一些敏感的电子器件和设备造成损害。
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五 章
静
带电导体产生的静电火花放电与人体产
生的静电火花放电是不完全相同的，在多数
电
情况下，导体上的静电放电，产生一次火花
其
弹体上会因摩擦而产生静电，当静电电位足够高 时可引发电晕放电，而电晕放电形成的电磁干扰
危 会对飞机、航天器或导弹的指导系统产生干扰，
害 造成通讯中断或指导失灵，引发事故。另外，高 分 压输电线上的电晕放电会造成不必要的电力浪费。
析
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2.静电火花放电
• 当静电电位比较高的带电导体或人体靠近其他导 体、人体或者接地导体时，便会引发静电火花放 电。静电火花放电是一个瞬变的过程，放电时两 放电体之间的空气被击穿，形成“快如闪电”的 火花通道，与此同时还伴有噼啪的爆裂声，爆裂 声是由于火花通道内的空气温度急剧上升形成的 气压冲击波造成的。
较小不能维持这一过程静。电放电及其危害分析
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在电晕放电过程中，空气被电离的同时，也会产生空 气分子或原子的激发，处于激发状态的分子或原子回到基 态时会放出光，因此，在电晕放电时尖端附近可以看到淡 蓝色的光晕，所以叫做电晕放电。但是形成标志为放电电 流由饱和电流10－14A突然上升到10－6A左右.
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五
章
电晕放电的电流很小，一般在1微安到几百
个微安之间，一般不具备引燃、引爆能力。而且
静 电晕放电的许多特点还被人们广泛利用，如在静
电
电除尘、静电分离和静电消除等都用到了电晕放 电技术。
放
当然，电晕放电也有其有害的一面，尤其严
电 重的是电晕放电会给许多系统造成电磁干扰。飞
及 机、航天器的通讯或导弹在飞行过程中，机壳或
第五章 静电放电及 其危害分析
静电放电及其危害分析
1
五
章
本章主要内容是静电放电的特点及分类，
分析静电危害的特点及作用机理，以及形成静
静 电危害的条件与阈值。
电
放
§5-1 静电放电的特点及分类
电
§5-2 静电危害的特点及作用机理
及
§5-3 形成静电危害的条件与阈值
其
§5-4 静电危害的预测和分析
危
害
电晕放电根据电极形状的不同可以分为：线－线，线 －筒，线－板，尖端－平板式等。
以尖端和平板电极结构为例简单介绍电晕放电的机制 及其主要特点：
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两极间电压小于某一定值时，极间 任何部分的场强均未超过空气的击穿强 度，两极间任何地方都不会产生显著的 空气电离现象。但两极间却有一定的电 流通过，随着外电压升高而增加，最终 达到一饱和值。 饱和电流的量级为 1014A
及 放电，电场辐射放电。后面还要专门讲气体放电
其 理论，现在只作简单介绍。
危
害
分
析
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1.电晕放电
电晕放电是发生在极不均匀的电场中，空气被局部 电离的一种放电形式。
如要引发电晕放电，通常要求电极或带电体附近的电 场较强。对于两极间的静电放电，只有当某一电极或两个 电极本身的尺寸比起极间距离小得多时才会出现电晕放电。
及 电流比较小，比如我们后面要讲到的电晕放电。但是在大
其
多数的情况下，静电放电过程往往会产生瞬时脉冲大电流。 尤其是带电导体或手持金属物体（如钥匙或螺丝刀等）的
危 带电体对接地体产生火花放电时，产生的瞬时脉冲电流的 害 强度可达到几十安培甚至上百安培。
分
析
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五
章
静 2.静电放电的特点
危
质的绝缘击穿场强时，因介质产生电离而使带电 体上的静电荷部分或全部消失的现象。
害
通常我们把非故意，偶然产生的ESD称为
分 ESD事件。
析
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五
章
2.静电放电的特点 静
电 （1）静电放电是高电位、强电场、瞬时大电流
放 的过程。
电
过去人们一直以为静电是一种高电位、强电场、小 电流的过程，事实上也的确有些静电放电过程产生的放电
根据放电尖端的极性不同，电晕放电被分为正电晕和 负电晕两种类型。当放电尖端为阴极时，产生的电晕放电 为负电晕；当放电尖端为阳极时，产生的电晕放电被称为 正电晕。
从电晕放电产生的电晕的形状来看，负电晕是包围着 放电尖端的均匀光晕圈，而正电晕则呈现出非均匀的丝状。 一般来讲，正电晕的起晕电压要比负电晕的起晕电压要高。
危 转，使某些装置中的电火工品误爆，造成事故。
害
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析
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五
章
二、静电放电的类型
静
由于带电体可能是固体、流体、粉体以及其
电 他条件不同，静电放电可能有多种形态，根据其
放 特点，并从防止静电危害方面来考虑，放电类型
电
主要有7种，即电晕放电，火花放电，刷型放电， 传播型刷型放电，大型料仓内的粉堆放电，雷状
电 （2）静电放电会产生强烈的电磁辐射形成电磁
放 脉冲（EMP ）。
电
近年来随着静电测试技术、测量仪器及测试手段的发 展，人们对ESD这一瞬态过程认识越来越清楚。在ESD
及 过程中会产生上升时间极快、持续时间极短的初始大电流
其
脉冲，并产生强烈的电磁辐射，形成静电放电电磁脉冲。 它的电磁能量往往会引起电子系统中敏感部件的损坏、翻