儀表的防靜電技術(shù)1儀表的防靜電技術(shù)11概述

物體的靜電的起電--放電（ESD）一般具有高電位、強(qiáng)電場和寬帶電磁干擾等特點(diǎn)。與常規(guī)電能量相比，靜電能量雖然比較小，但瞬間的功率十分巨大。不僅有瞬間大電流集中傳輸，導(dǎo)致易燃易爆物質(zhì)的燃燒爆炸，而且還會形成強(qiáng)電磁脈沖，產(chǎn)生頻譜很寬的電磁輻射場，對微電子設(shè)備造成電磁干擾和浪涌效應(yīng)。在靜電起電--放電的過程中，ESD參數(shù)是不可控的，是一種難于重復(fù)的隨機(jī)過程，因此，他的作用往往被人們所忽視。21概述物體的靜電的起電--放電（ESD）一般具有人體上帶不同的靜電電壓時(shí)，靜電放電的電流波形

t/nsI/A50A100nsU0=40kV3人體上帶不同的靜電電壓時(shí)，靜電放電的電流波形t/nsI/A從圖中可以看出，靜電放電過程，其峰值電流可達(dá)數(shù)十安培，實(shí)驗(yàn)室利用ESD模擬器和電流靶可以觀測到數(shù)百安培的靜電放電電流，其電磁輻射場可在附近導(dǎo)線上感應(yīng)出數(shù)百伏乃至上千伏的電壓。由于微電子技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用,靜電防護(hù)工程研究逐漸由原來重點(diǎn)研究靜電放電引起燃燒爆炸之類災(zāi)害事故的防護(hù),轉(zhuǎn)向重點(diǎn)研究靜電放電輻射場引發(fā)的電磁干擾及相關(guān)危害。靜電放電（包括接觸放電和空氣放電）對電路的干擾以及對元器件影響，特別是對場效應(yīng)器件（CMOS電路）造成的破壞，越來越引起人們的重視。因而控制系統(tǒng)的靜電抗擾度便成了一項(xiàng)重要的電磁兼容性（EMC）指標(biāo)。4從圖中可以看出，靜電放電過程，其峰值電流可達(dá)數(shù)十4

產(chǎn)生靜電的原因大致有二：

1）靜電感應(yīng)

如果一個(gè)帶電體靠近一個(gè)中性導(dǎo)體，那么靜電場會使中性導(dǎo)體上處于平衡狀態(tài)的電荷分離。在距離帶電體最近的導(dǎo)體表面上出現(xiàn)與帶電體上電荷極性相反的電荷，而在距離帶電體最遠(yuǎn)的導(dǎo)體表面上出現(xiàn)與帶電體上電荷極性相同的電荷。如雷雨云底部分布著大量的電荷，它們產(chǎn)生靜電場，在雷雨云所覆蓋的地面和各類導(dǎo)體上便會感應(yīng)出與雷雨云底部電荷相反符號的電荷。5產(chǎn)生靜電的原因大致有二：1）靜電感應(yīng)52）摩擦起電

兩種物體互相摩擦?xí)r。由于電子和離子的親和性不同，會在兩個(gè)物體間引起電子和離子的移動，形成一方帶正電荷，一方帶負(fù)電荷，當(dāng)兩物體分開時(shí)，會使一部分的正電荷與負(fù)電荷再度結(jié)合，但最后殘留一部分電荷。殘留電荷量大，則靜電量也愈大，這種殘留的電荷由該物體的絕緣性決定。62）摩擦起電6

物體帶電順序表

電子的移動方向

帶正電荷側(cè)玻璃云母尼龍羊毛人造絲絹人體皮膚丙烯棉布鋁紙麻琥珀鐵、銅、鎳橡膠金滌綸賽璐珞聚四氟乙烯帶負(fù)電荷側(cè)7物體帶電順序表

電子的移動方向 帶正電荷側(cè)玻璃云當(dāng)兩種材料發(fā)生接觸時(shí)，電子將從順序表中位于左側(cè)的材料轉(zhuǎn)移到順序表中位于右側(cè)的材料上。可以按此來判斷兩個(gè)物體摩擦?xí)r，它們帶電的極性，還可以大致估計(jì)所帶電荷程度的大小，即順序表中相隔愈開的兩種材料摩擦，產(chǎn)生電荷的程度就愈大。產(chǎn)生電荷的數(shù)量不僅與順序表中材料的位置有關(guān)，而且還和材料的表面清潔度、接觸的壓力、摩擦數(shù)量、接觸面積的大小、表面光滑度以及分離速度等因素有關(guān)。同類材料在經(jīng)過接觸、分離后也能產(chǎn)生電荷。一個(gè)最明顯的例子就是塑料袋，在打開時(shí)能顯而易見地感覺到靜電的存在。 8當(dāng)兩種材料發(fā)生接觸時(shí)，電子將從順序表中位于左8質(zhì)地不同的工作服和內(nèi)衣摩擦?xí)r人體帶電電壓（kV）工作服內(nèi)衣棉紗毛丙烯聚酯尼龍維棉純棉1.20.911.714.71.51.8維尼綸55%、棉45%0.64.512.312.34.80.3聚酯65%、人造絲35%4.28.419.217.14.81.2聚酯65%、棉45%14.115.312.37.514.713.89質(zhì)地不同的工作服和內(nèi)衣摩擦?xí)r人體帶電電壓（kV）工作服內(nèi)

工作服和內(nèi)衣摩擦?xí)r發(fā)生的靜電是人體帶電的主要原因，質(zhì)地不同的工作服和內(nèi)衣摩擦?xí)r人體帶電電壓如表所示。人體各部位所帶的靜電是不均勻的，一般認(rèn)為以手腕側(cè)的電位最高。10工作服和內(nèi)衣摩擦?xí)r發(fā)生的靜電是人體帶電的主要原10因塑料地面或盛器產(chǎn)生的靜電電壓測量值普通值（kV）最大值（kV）在毛毯上行走的人1239在聚氯乙烯地板上行走的人413在工作臺面前的人0.53放在塑料箱內(nèi)的器件3.512放在塑料管內(nèi)的器件0.5311因塑料地面或盛器產(chǎn)生的靜電電壓測量值普通值（kV）最大值（k幾點(diǎn)基本概念1)靜電是一種發(fā)生在材料表面上的現(xiàn)象。電荷存在于材料的表面上，而不是材料的內(nèi)部。2)絕緣體上的電荷只能保持在產(chǎn)生它的區(qū)域，并不會分布在材料的整個(gè)表面上。正因?yàn)槿绱耍^緣體的接地并不能減少電荷。3)因?yàn)榻^緣體上的電荷不能自由移動，所以電荷不會引起靜電放電。但絕緣體上的電勢會在導(dǎo)體上感應(yīng)產(chǎn)生電荷。4)靜電損壞都是通過導(dǎo)體（包括人體潮濕的皮膚）引起的。5)人體是最主要的靜電放電源頭。6)任何帶電物體都很容易將自己所攜帶的電荷轉(zhuǎn)移到導(dǎo)電的人體皮膚層上。12幾點(diǎn)基本概念1)靜電是一種發(fā)生在材料表面上的現(xiàn)象。2人體的靜電模型（HBM）

一個(gè)物體上所積累的電荷儲存在該物體的電容中。通常，我們總認(rèn)為只有在兩個(gè)平板之間才會有電容，實(shí)際上所有的物體都有自己的自由空間電容，無非第二個(gè)平板（指地球）無限大而已。這個(gè)電容也就是物體可有的最小電容。即使是不規(guī)則形狀的物體，它的自由空間電容主要取決于其表面積的函數(shù)。132人體的靜電模型（HBM）一個(gè)物體上所積累人體的電容和電阻

50pF～100pF100pF50pF500Ω～10kΩ14人體的電容和電阻50pF～100pF100pF50pF50一個(gè)人體在自由空間中的電容約為50Pf。除此以外，人體電容還包括腳底與地面之間的電容（約100Pf）。如果人體接近墻壁等周圍的某些物體，還會增加50Pf～100Pf的電容。所以人體電容等于人體自由空間電容與平板電容之和，大小在50Pf～250Pf之間變化。人體電容也可用下列經(jīng)驗(yàn)公式表示：

C=0.55H+0.008KA/t式中：H——人體高度（cm）；K——鞋底材料的介質(zhì)常數(shù)；A——兩只鞋底的總面積（cm2）；t——鞋底厚度（cm）。15一個(gè)人體在自由空間中的電容約為50Pf。除此以15人體電阻是非線性的，其值約在500Ω～1,000Ω之間，它和人體產(chǎn)生放電的位置有關(guān)。若手指尖放電，人體電阻約為10,000Ω；若手掌放電，人體電阻約為1,000Ω；若在手持的金屬物體上放電，人體電阻約為500Ω；若放電發(fā)生在較大的金屬物體上，人體電阻可以減小為50Ω。此外，影響人體電阻的因素還有皮膚表面的水分、鹽和油、皮膚接觸面積和壓力等。16人體電阻是非線性的，其值約在500Ω～1,000Ω之人體靜電放電模型

CRLV17人體靜電放電模型CRLV17上圖是人體的靜電放電模型。電荷儲存在人體電容中，并通過一個(gè)等效的人體電阻產(chǎn)生放電。該靜電模型沒有考慮電感的大小，但是電感對確定放電電流的上升沿時(shí)間有決定性的影響，應(yīng)當(dāng)將它計(jì)算進(jìn)來。該圖的電路可以模擬人體的靜電放電，也可以用于靜電測試。靜電放電的上升沿時(shí)間和其能量是決定放電程度的主要參數(shù).下表以mJ為單位列出了不同人體靜電放電模型放電產(chǎn)生的能量。其計(jì)算公式為：W=0.5CU2（mJ)式中：C——人體對地電容，F(xiàn)；V——人體靜電電壓，V。18上圖是人體的靜電放電模型。電荷儲存在人體電容中，18典型人體靜電模型（HBM）的參數(shù)取值

來源C(pf)R(Ω)V(V)能量（mj)IEC61000-4-21503008,000(最大)4.8公司A2501,00020,00050公司B15050020,00030公司C5010,00020,00010公司D30050015,00033.8公司E35010015,00039.4公司F10050010,0005.019典型人體靜電模型（HBM）的參數(shù)取值來源C(pf)R(Ω)目前，最常用的靜電模型來自《IEC61000-4-2：1995，電磁兼容試驗(yàn)和測量技術(shù)靜電放電抗擾度試驗(yàn)》（即《GB/T17626.2-1998》）。其電容為150pF，放電電阻為330Ω。輸出電壓按接觸放電和空氣放電兩種情況分為四個(gè)等級（見下表）。接觸放電是優(yōu)先選擇的試驗(yàn)方法，空氣放電則用在不能使用接觸放電的場合中。

20目前，最常用的靜電模型來自《IEC61000-4-靜電放電的試驗(yàn)等級接觸放電空氣放電等級試驗(yàn)電壓kV等級試驗(yàn)電壓kV1212242436384841521靜電放電的試驗(yàn)等級接觸放電空氣放電等級試驗(yàn)電壓kV等級試驗(yàn)下圖是電容為150pF，電阻為500Ω的人體靜電模型被充電到20,000V之后產(chǎn)生的典型的ESD電流波形。該電流波形的峰值電流為40A，上升沿時(shí)間（10%～90%）為1ns,下降沿時(shí)間為100ns。與放電頭串聯(lián)的電感決定著波形的上升時(shí)間，設(shè)法減小該電感的大小是設(shè)計(jì)ESD測試儀器的主要難題之一，該電感的大小應(yīng)小于0.1μH。22下圖是電容為150pF，電阻為500Ω的人體靜電模典型的靜電放電電流波形40At上升沿時(shí)間1ns下降沿時(shí)間100nsI23典型的靜電放電電流波形40At上升沿下降沿I23注意:通常，人體不會感受到3,500V以下的電壓所產(chǎn)生的放電。由于大多數(shù)電子器件對數(shù)百伏電壓產(chǎn)生的放電都會非常敏感，所以元器件的損壞可能來自人們所不能感受到的、聽得見的或看得到的放電。在相反的極端情況下，若靜電放電電壓達(dá)到25kV,人體將會感覺到疼痛。24注意:通常，人體不會感受到3,500V以下的電壓所產(chǎn)3靜電放電

通常，積累在物體上的電荷有兩種釋放方式：泄漏；火花。由于火花放電會引起燃燒爆炸之類災(zāi)害事故的發(fā)生，所以泄漏是物體放電的首選方式。由于濕度的關(guān)系，物體攜帶的電荷可以通過空氣泄漏。濕度愈高，物體上攜帶的電荷泄漏得愈快。使用離子發(fā)生器向空氣中釋放與物體攜帶電荷極性相反的電荷，可以與物體攜帶的電荷相互抵消。空氣中的離子將被吸附到物體上，與物體上的電荷中和，空氣中產(chǎn)生的離子愈多，電荷的中和速度就愈快。253靜電放電通常，積累在物體上的電荷有兩種釋放方式如果將帶電導(dǎo)體接地，就能夠使帶電導(dǎo)體上的電荷泄漏。因?yàn)槿梭w有導(dǎo)電性，所以若能使人體接地（如套上防靜電腕帶），也能使人體攜帶的電荷慢慢消失。為了把泄漏電流限制在人身安全的電流5mA以下，應(yīng)有足夠高的接地阻抗，通常防靜電腕帶的接地電阻為1MΩ，最小接地阻抗為250kΩ。但是，因?yàn)橐挛锖退芰衔矬w往往是不導(dǎo)電的，所以人體接地并不能使衣物上的電荷或者人手持的塑料物體上的電荷消失。為此，可以用電離或增加環(huán)境濕度的方法將這些不導(dǎo)電物體上的電荷移走。26如果將帶電導(dǎo)體接地，就能夠使帶電導(dǎo)體上的電荷泄漏。2如果物體已經(jīng)攜帶電荷，那么物體的放電應(yīng)該緩慢進(jìn)行，以限制電流，防止損壞。表示這一特性有一個(gè)重要參數(shù)——衰減時(shí)間τ，它可表示為：

τ=ερ式中：ε——材料的介電常數(shù)；ρ——材料的表面電阻率（Ω/m2）。因?yàn)殪o電是一種發(fā)生在材料表面上的現(xiàn)象，所以根據(jù)材料的表面電阻率，可將材料分成四大類（見下表）。27如果物體已經(jīng)攜帶電荷，那么物體的放電應(yīng)該緩慢進(jìn)27

材料的介電常數(shù)ε:PC(聚碳酸酯)ε=3.17其它材料ε=2-11,相差的倍數(shù)有限；而不同材料的表面電阻率ρ大小要差1010倍。所以起主要作用的是表面電阻率ρ。28材料的介電常數(shù)ε:28不同類型材料的表面電阻率材料表面電阻率（Ω/m2）

靜電導(dǎo)電0～105靜電耗散105～109抗靜電109～1014靜電非導(dǎo)體≥101429不同類型材料的表面電阻率材料表面電阻率（Ω/m2）靜電使用接地方式很容易將表面電阻率小于105Ω/m2的材料上所攜帶的電荷釋放掉。靜電導(dǎo)體材料耗散電荷的速度最快，所以使用它靠近已帶電的裝置比較危險(xiǎn)。如果帶電裝置與接地的導(dǎo)電材料接觸，帶電裝置將迅速放電，放電電流峰值很大，可能會產(chǎn)生某種損壞。與靜電導(dǎo)體材料相比，應(yīng)首選靜電耗散材料。因?yàn)樗纳㈦姾傻乃俣群苈馨踩＝拥氐撵o電耗散材料也可用于防止靜電積累，一旦物體帶電，也可以安全地泄放這些電荷。30使用接地方式很容易將表面電阻率小于105Ω/m2的材

抗靜電材料耗散電荷的速度是最慢的。盡管如此，因?yàn)檫@種材料產(chǎn)生電荷的速度小于耗散電荷的速度，所以對防止物體上的靜電積累卻非常有用。例如粉紅色聚乙烯塑料袋，為了防止摩擦帶電，材料的表面電阻率不能超過1012Ω/m2。無論是靜電耗散材料還是抗靜電材料，若與其它任何材料或自己分離，都會帶電。它們的應(yīng)用很相似，有時(shí)還歸入同一組。在靜電敏感環(huán)境中它們是首選。31抗靜電材料耗散電荷的速度是最慢的。盡管如此，因?yàn)?1

靜電非導(dǎo)體材料不能耗散電荷，但可以保持自己攜帶的電荷不變，而不管電荷是何極性。例如聚苯乙烯塑料包裝材料和聚乙烯塑袋，在靜電敏感環(huán)境中嚴(yán)禁使用。32靜電非導(dǎo)體材料不能耗散電荷，但可以保持自己攜32目前，儀表常用的面板材料是：材料名稱表面電阻率（Ω/m2）主要性能數(shù)據(jù)來源PC（聚碳酸酯）1014-1015機(jī)械性能佳德國巴爾PA（尼龍6）1014化學(xué)穩(wěn)定性好德國巴士夫PA（尼龍66）1010-1013化學(xué)穩(wěn)定性好德國巴爾33目前，儀表常用的面板材料是：材料名稱表面電阻率主要性

由上可知，PA（尼龍）的防靜電性能要優(yōu)于PC（聚碳酸酯）。為了綜和考慮，可以采取如下措施：1）在原材料中加防靜電的添加劑；2）在儀表面板上涂表面涂層，使表面電阻率符合要求。34由上可知，PA（尼龍）的防靜電性能要優(yōu)于PC（聚碳4產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的靜電保護(hù)

靜電危害源對受害物體的影響，其作用機(jī)理除庫侖力作用的力學(xué)效應(yīng)外，主要是通過能量的直接傳導(dǎo)、電容性耦合、電感性耦合和電磁場輻射等四種方式發(fā)生作用：1）直接傳導(dǎo)，指的是靜電放電電流直接流過敏感電路的情況，這種方式往往是由于靜電放電電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)對電路產(chǎn)生損壞。由于靜電放電是在ns或μs量級的時(shí)間內(nèi)完成的，是一種絕熱過程。作為點(diǎn)火源、引爆源，可瞬時(shí)引起易燃易爆氣體或物質(zhì)的燃燒爆炸；也可以使微電子器件、電磁敏感電路過熱，造成局部熱損傷，使電路性能變壞或失效。354產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的靜電保護(hù)靜電危害源對受害物體的影響

2）電容性耦合。指的是靜電放電電流對敏感電路附近的金屬物體或電路放電時(shí)通過放電產(chǎn)生的電場耦合到敏感電路中去。靜電危害源形成的電場不僅可以使MOS場效應(yīng)器件的柵氧化層擊穿或金屬化線間介質(zhì)擊穿，造成電路失效，而且對許多測試儀器和敏感器件的電磁屏蔽提出了更高的要求。

CMOS電路最怕靜電，最易因靜電而損壞。其氧化膜的耐壓界限約為100-150V。所以對于帶成千上萬伏靜電的人一旦接觸電路會對器件帶來很嚴(yán)重的后果。362）電容性耦合。指的是靜電放電電流對敏感電路附近的金屬36

3）電感性耦合。指的是靜電放電在設(shè)備的金屬外殼等導(dǎo)電材料中引起的強(qiáng)電流可形成磁場耦合，其放電能量雖然不大，但瞬間的功率十分巨大，會對電路和器件產(chǎn)生干擾和危害。因此對控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和磁屏蔽材料的選擇都提出了苛刻的要求。373）電感性耦合。指的是靜電放電在設(shè)備的金屬外殼等導(dǎo)374）電磁場耦合。靜電放電引起的射頻干擾，對信息化設(shè)備造成電噪聲、電磁干擾，使其產(chǎn)生誤動作或功能失效。強(qiáng)電磁脈沖及其浪涌效應(yīng)對電子設(shè)備可以造成硬損傷或軟損傷，既可以造成器件或電路的性能參數(shù)劣化或完全失效，也可以形成累積效應(yīng)，埋下潛在的危害，使電路或設(shè)備的可靠性降低。384）電磁場耦合。靜電放電引起的射頻干擾，對信息化設(shè)備38由于靜電放電產(chǎn)生的效應(yīng)，可以分成三類：1）硬損傷。即已造成硬件的實(shí)際損壞。2）軟損傷。對系統(tǒng)的正常運(yùn)行有影響，但不會使系統(tǒng)產(chǎn)生物理上的損壞。譬如使存儲位的改變和程序進(jìn)入死循環(huán)等。3）短暫狀態(tài)異常。沒有產(chǎn)生任何錯誤，但能明顯地感覺得到。例如CRT顯示器上的雪花點(diǎn)、圖象滾動和指示燈的瞬間閃爍等。設(shè)計(jì)出來的控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)有一定的靜電抗擾度而不遭損壞（硬損傷），通常也不會產(chǎn)生軟損傷。一般情況下，短暫狀態(tài)異常是可以接受的。39由于靜電放電產(chǎn)生的效應(yīng)，可以分成三類：39防止控制系統(tǒng)和電路不受靜電放電的干擾和破壞的基本方法有：1）抑制干擾源，減小或消除源頭上的靜電積累；2）隔離導(dǎo)體，防止放電；3）將敏感電路旁路，為靜電放電電流提供可選擇的泄放路徑（分開接地PE和E）；4）對敏感電路實(shí)施屏蔽，使其不受靜電放電引起的電場的影響；5）保護(hù)敏感電路，以阻止由放電產(chǎn)生的磁場的進(jìn)入。 40防止控制系統(tǒng)和電路不受靜電放電的干擾和破壞的基本方44.1金屬火花吸收器的抗靜電應(yīng)用

在設(shè)計(jì)鍵盤和控制面板時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循這樣一條原則：靜電放電電流能夠直接到地，而不會流過敏感的電路或器件。

若是使用絕緣鍵盤，那么可以在在鍵盤與電路之間使用金屬火花吸收器，為ESD電流提供可選擇的泄放路徑。如下圖所示，金屬火花吸收器安裝在絕緣面板的后面，而且金屬火花吸收器應(yīng)當(dāng)接地到機(jī)殼或機(jī)架的保護(hù)地上，絕不能接到工作地上。414.1金屬火花吸收器的抗靜電應(yīng)用在設(shè)計(jì)鍵盤和控制面金屬火花吸收器的抗靜點(diǎn)作用

印刷線路板絕緣面板火花吸收器42金屬火花吸收器的抗靜點(diǎn)作用印刷線路板絕緣面板火花吸收器424.2印刷線路板上的保護(hù)環(huán)

操作人員將印刷線路板插拔到母板上去的動作是產(chǎn)生ESD損傷問題的一個(gè)常見原因。為此，可沿電路板的邊緣設(shè)計(jì)一個(gè)保護(hù)環(huán)，并將該保護(hù)環(huán)接地。當(dāng)操作人員手拿電路板時(shí)，可以將人體上的電荷通過保護(hù)環(huán)釋放到接地裝置上去。電路板接入系統(tǒng)后，保護(hù)環(huán)仍然起到保護(hù)它的作用。若有帶電的人或物體靠近電路板，任何產(chǎn)生的放電都有可能是向接地的保護(hù)環(huán)，而不是向著電路板上的電路。434.2印刷線路板上的保護(hù)環(huán)操作人員將印刷線路板插印刷線路板上的保護(hù)環(huán)

保護(hù)環(huán)接保護(hù)地44印刷線路板上的保護(hù)環(huán)保護(hù)環(huán)444.3采用金屬屏蔽體電路靜電放電454.3采用金屬屏蔽體電路靜電放電45用一個(gè)接地金屬盒完全罩在一個(gè)電路上，并使兩者之間相互分離，該電路與金屬盒沒有任何接觸。當(dāng)發(fā)生放電時(shí)，由于存在接地引線電感，金屬盒的電位就會上升。金屬盒內(nèi)電路的電位差也會隨之上升，即使這樣，但在金屬盒內(nèi)的電路上的各點(diǎn)之間不會產(chǎn)生電位差。因此，只要金屬盒能夠?qū)㈦娐吠耆帘危娐肪筒粫p壞。如果金屬屏蔽盒不連續(xù)或有孔洞，在金屬屏蔽盒的表面就會產(chǎn)生電位差。這種屏蔽盒內(nèi)的各部分與電路之間的分布電容形成的電壓，會在電路中產(chǎn)生新的電壓。這樣也許會影響電路的正常工作，所以要盡可能地完全將電路屏蔽。46用一個(gè)接地金屬盒完全罩在一個(gè)電路上，并使兩者之間4.4對電纜接插件靜電放電的干擾及其對策目前一般設(shè)備的外接電纜接插件經(jīng)常使用金屬外殼的插座，由于這種插座經(jīng)常被人體所接觸，所以也經(jīng)常會通過插座對其附近的元器件造成靜電放電干擾。相應(yīng)的措施是，在固定插座時(shí)要注意讓其金屬外殼與地有良好的導(dǎo)電性能。使用螺釘固定時(shí)要注意其對地通路的電氣接觸可靠，以防止時(shí)間長久后接地電阻增大，又會發(fā)生靜電放電。474.4對電纜接插件靜電放電的干擾及其對策目前一般設(shè)4.5電路設(shè)計(jì)和印刷線路板布線

1）不選用脈沖邊沿觸發(fā)方式。2）避免將MOS器件直接連到容易發(fā)生靜電放電的連接器引出端。3）印刷電路上所有的回路面積應(yīng)盡可能的小。484.5電路設(shè)計(jì)和印刷線路板布線1）不選用脈沖邊沿觸發(fā)方式5控制室防止產(chǎn)生靜電的基本措施為了防止控制室產(chǎn)生靜電，控制室的設(shè)計(jì)應(yīng)采取下列的措施：1）防止靜電的產(chǎn)生是最徹底的方法，從產(chǎn)生靜電的機(jī)理看，應(yīng)該從降低有關(guān)物體的絕緣度著手，使兩物體即使摩擦也不產(chǎn)生或少產(chǎn)生靜電。為此：

A.保持控制室內(nèi)的相對濕度在40%-60%之間，北方地區(qū)或在干燥的冬季，因靜電產(chǎn)生的故障的事例要遠(yuǎn)大于東南沿海地區(qū)或其它季節(jié)；B.鋪設(shè)具有導(dǎo)電性能的防靜電地板或地毯；C.操作人員宜穿防靜電工作服；D.在控制室入口處，設(shè)置吸塵地毯，以減少靜電的生成。495控制室防止產(chǎn)生靜電的基本措施為了防止控制室產(chǎn)生靜2）操作人員應(yīng)在手腕上帶防靜電手帶，這種手帶應(yīng)有良好的接地性能。3）控制柜以及電纜的屏蔽層都必須保持良好的接地。一般，凡作保護(hù)接地的機(jī)柜，均可認(rèn)為已作了靜電接地。502）操作人員應(yīng)在手腕上帶防靜電手帶，這種手帶應(yīng)有良好的506控制系統(tǒng)靜電放電抗擾度的試驗(yàn)

控制系統(tǒng)的下列部件需進(jìn)行靜電放電抗擾度試驗(yàn)：1）系統(tǒng)整體機(jī)柜或者單個(gè)底座（機(jī)籠）；2）各類卡件；3）上位機(jī)（工控機(jī)）；4）電源或配電箱；5）端子板或接線排；6）通訊線（網(wǎng)線）；7）信號線等。516控制系統(tǒng)靜電放電抗擾度的試驗(yàn)控制系統(tǒng)的下列部件

所考慮的試驗(yàn)點(diǎn)包括：1）與地絕緣的金屬外殼；2）與操作人員容易接觸的區(qū)域；3）指示器、發(fā)光二極管、縫隙、柵格等。

52所考慮的試驗(yàn)點(diǎn)包括：52靜電放電的試驗(yàn)布局

53靜電放電的試驗(yàn)布局53整個(gè)試驗(yàn)裝置如下圖所示。試驗(yàn)時(shí)，放電槍的接地電纜要與被試設(shè)備至少保持20cm的距離，以避免感應(yīng)影響試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)速度1次/s，每一個(gè)放電點(diǎn)至少放電10次。直接放電試驗(yàn)應(yīng)包括在使用中可能接觸到的任何地方。

依據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)，控制系統(tǒng)的防靜電抗擾度應(yīng)達(dá)到：空氣放電為3級,接觸放電為2級.在試驗(yàn)期間，允許性能降低，但實(shí)際工作狀態(tài)或存儲的數(shù)據(jù)不允許改變。54整個(gè)試驗(yàn)裝置如下圖所示。試驗(yàn)時(shí)，放電槍的接地電纜547結(jié)束語從1984年M.Honda首先指出間接靜電放電是一種新的電磁干擾源，能對電子設(shè)備造成嚴(yán)重威脅，至今已有二十多年了。靜電的累積以及隨后的放電問題，由于不可控制的環(huán)境條件以及微電子器件的廣泛應(yīng)用而變得更加令人關(guān)切。1989年5月3日歐共體頒布了《關(guān)于協(xié)調(diào)成員國有關(guān)電磁兼容法律的理事會指令》，將EMC作為防護(hù)目標(biāo)。這一指令于1992年11月9日被轉(zhuǎn)成德國法律《設(shè)備電磁兼容法》。1995年8月30日修訂了該法律，違反了電磁兼容法將被視為犯罪。1991年，在美國政府工作報(bào)告（AD-A243367）中已把靜電放電和十多種電磁危害源綜合考慮為電磁環(huán)境效應(yīng)（ElectromagneticEnvironmentEffect),簡稱E3問題。由此足見提高電子產(chǎn)品的電磁兼容性的重要性。557結(jié)束語從1984年M.Honda首先指出間接靜電

設(shè)備性能的任何一項(xiàng)性能指標(biāo)的提高，都必須在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段予以考慮。謝謝大家56設(shè)備性能的任何一項(xiàng)性能指標(biāo)的提56樹立質(zhì)量法制觀念、提高全員質(zhì)量意識。11月-2211月-22Friday,November4,2022人生得意須盡歡，莫使金樽空對月。00:24:3200:24:3200:2411/4/202212:24:32AM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦繃。11月-2200:24:3200:24Nov-2204-Nov-22加強(qiáng)交通建設(shè)管理，確保工程建設(shè)質(zhì)量。00:24:3200:24:3200:24Friday,November4,2022安全在于心細(xì)，事故出在麻痹。11月-2211月-2200:24:3200:24:32November4,2022踏實(shí)肯干，努力奮斗。2022年11月4日12:24上午11月-2211月-22追求至善憑技術(shù)開拓市場，憑管理增創(chuàng)效益，憑服務(wù)樹立形象。04十一月202212:24:32上午00:24:3211月-22嚴(yán)格把控質(zhì)量關(guān)，讓生產(chǎn)更加有保障。十一月2212:24上午11月-2200:24November4,2022作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)記得牢，駕輕就熟除煩惱。2022/11/40:24:3200:24:3204November2022好的事情馬上就會到來，一切都是最好的安排。12:24:32上午12:24上午00:24:3211月-22一馬當(dāng)先，全員舉績，梅開二度，業(yè)績保底。11月-2211月-2200:2400:24:3200:24:32Nov-22牢記安全之責(zé)，善謀安全之策，力務(wù)安全之實(shí)。2022/11/40:24:32Friday,November4,2022相信相信得力量。11月-222022/11/40:24:3211月-22謝謝大家！樹立質(zhì)量法制觀念、提高全員質(zhì)量意識。11月-2211月-22樹立質(zhì)量法制觀念、提高全員質(zhì)量意識。11月-2211月-22Friday,November4,2022人生得意須盡歡，莫使金樽空對月。00:24:3200:24:3200:2411/4/202212:24:32AM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦繃。11月-2200:24:3200:24Nov-2204-Nov-22加強(qiáng)交通建設(shè)管理，確保工程建設(shè)質(zhì)量。00:24:3200:24:3200:24Friday,November4,2022安全在于心細(xì)，事故出在麻痹。11月-2211月-2200:24:3200:24:32November4,2022踏實(shí)肯干，努力奮斗。2022年11月4日12:24上午11月-2211月-22追求至善憑技術(shù)開拓市場，憑管理增創(chuàng)效益，憑服務(wù)樹立形象。04十一月202212:24:32上午00:24:3211月-22按章操作莫亂改，合理建議提出來。十一月2212:24上午11月-2200:24November4,2022作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)記得牢，駕輕就熟除煩惱。2022/11/40:24:3200:24:3204November2022好的事情馬上就會到來，一切都是最好的安排。12:24:32上午12:24上午00:24:3211月-22一馬當(dāng)先，全員舉績，梅開二度，業(yè)績保底。11月-2211月-2200:2400:24:3200:24:32Nov-22牢記安全之責(zé)，善謀安全之策，力務(wù)安全之實(shí)。2022/11/40:24:32Friday,November4,2022創(chuàng)新突破穩(wěn)定品質(zhì)，落實(shí)管理提高效率。11月-222022/11/40:24:3211月-22謝謝大家！樹立質(zhì)量法制觀念、提高全員質(zhì)量意識。11月-2211月-22儀表的防靜電技術(shù)59儀表的防靜電技術(shù)11概述

物體的靜電的起電--放電（ESD）一般具有高電位、強(qiáng)電場和寬帶電磁干擾等特點(diǎn)。與常規(guī)電能量相比，靜電能量雖然比較小，但瞬間的功率十分巨大。不僅有瞬間大電流集中傳輸，導(dǎo)致易燃易爆物質(zhì)的燃燒爆炸，而且還會形成強(qiáng)電磁脈沖，產(chǎn)生頻譜很寬的電磁輻射場，對微電子設(shè)備造成電磁干擾和浪涌效應(yīng)。在靜電起電--放電的過程中，ESD參數(shù)是不可控的，是一種難于重復(fù)的隨機(jī)過程，因此，他的作用往往被人們所忽視。601概述物體的靜電的起電--放電（ESD）一般具有人體上帶不同的靜電電壓時(shí)，靜電放電的電流波形

t/nsI/A50A100nsU0=40kV61人體上帶不同的靜電電壓時(shí)，靜電放電的電流波形t/nsI/A從圖中可以看出，靜電放電過程，其峰值電流可達(dá)數(shù)十安培，實(shí)驗(yàn)室利用ESD模擬器和電流靶可以觀測到數(shù)百安培的靜電放電電流，其電磁輻射場可在附近導(dǎo)線上感應(yīng)出數(shù)百伏乃至上千伏的電壓。由于微電子技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用,靜電防護(hù)工程研究逐漸由原來重點(diǎn)研究靜電放電引起燃燒爆炸之類災(zāi)害事故的防護(hù),轉(zhuǎn)向重點(diǎn)研究靜電放電輻射場引發(fā)的電磁干擾及相關(guān)危害。靜電放電（包括接觸放電和空氣放電）對電路的干擾以及對元器件影響，特別是對場效應(yīng)器件（CMOS電路）造成的破壞，越來越引起人們的重視。因而控制系統(tǒng)的靜電抗擾度便成了一項(xiàng)重要的電磁兼容性（EMC）指標(biāo)。62從圖中可以看出，靜電放電過程，其峰值電流可達(dá)數(shù)十4

產(chǎn)生靜電的原因大致有二：

1）靜電感應(yīng)

如果一個(gè)帶電體靠近一個(gè)中性導(dǎo)體，那么靜電場會使中性導(dǎo)體上處于平衡狀態(tài)的電荷分離。在距離帶電體最近的導(dǎo)體表面上出現(xiàn)與帶電體上電荷極性相反的電荷，而在距離帶電體最遠(yuǎn)的導(dǎo)體表面上出現(xiàn)與帶電體上電荷極性相同的電荷。如雷雨云底部分布著大量的電荷，它們產(chǎn)生靜電場，在雷雨云所覆蓋的地面和各類導(dǎo)體上便會感應(yīng)出與雷雨云底部電荷相反符號的電荷。63產(chǎn)生靜電的原因大致有二：1）靜電感應(yīng)52）摩擦起電

兩種物體互相摩擦?xí)r。由于電子和離子的親和性不同，會在兩個(gè)物體間引起電子和離子的移動，形成一方帶正電荷，一方帶負(fù)電荷，當(dāng)兩物體分開時(shí)，會使一部分的正電荷與負(fù)電荷再度結(jié)合，但最后殘留一部分電荷。殘留電荷量大，則靜電量也愈大，這種殘留的電荷由該物體的絕緣性決定。642）摩擦起電6

物體帶電順序表

電子的移動方向

帶正電荷側(cè)玻璃云母尼龍羊毛人造絲絹人體皮膚丙烯棉布鋁紙麻琥珀鐵、銅、鎳橡膠金滌綸賽璐珞聚四氟乙烯帶負(fù)電荷側(cè)65物體帶電順序表

電子的移動方向 帶正電荷側(cè)玻璃云當(dāng)兩種材料發(fā)生接觸時(shí)，電子將從順序表中位于左側(cè)的材料轉(zhuǎn)移到順序表中位于右側(cè)的材料上。可以按此來判斷兩個(gè)物體摩擦?xí)r，它們帶電的極性，還可以大致估計(jì)所帶電荷程度的大小，即順序表中相隔愈開的兩種材料摩擦，產(chǎn)生電荷的程度就愈大。產(chǎn)生電荷的數(shù)量不僅與順序表中材料的位置有關(guān)，而且還和材料的表面清潔度、接觸的壓力、摩擦數(shù)量、接觸面積的大小、表面光滑度以及分離速度等因素有關(guān)。同類材料在經(jīng)過接觸、分離后也能產(chǎn)生電荷。一個(gè)最明顯的例子就是塑料袋，在打開時(shí)能顯而易見地感覺到靜電的存在。 66當(dāng)兩種材料發(fā)生接觸時(shí)，電子將從順序表中位于左8質(zhì)地不同的工作服和內(nèi)衣摩擦?xí)r人體帶電電壓（kV）工作服內(nèi)衣棉紗毛丙烯聚酯尼龍維棉純棉1.20.911.714.71.51.8維尼綸55%、棉45%0.64.512.312.34.80.3聚酯65%、人造絲35%4.28.419.217.14.81.2聚酯65%、棉45%14.115.312.37.514.713.867質(zhì)地不同的工作服和內(nèi)衣摩擦?xí)r人體帶電電壓（kV）工作服內(nèi)

工作服和內(nèi)衣摩擦?xí)r發(fā)生的靜電是人體帶電的主要原因，質(zhì)地不同的工作服和內(nèi)衣摩擦?xí)r人體帶電電壓如表所示。人體各部位所帶的靜電是不均勻的，一般認(rèn)為以手腕側(cè)的電位最高。68工作服和內(nèi)衣摩擦?xí)r發(fā)生的靜電是人體帶電的主要原10因塑料地面或盛器產(chǎn)生的靜電電壓測量值普通值（kV）最大值（kV）在毛毯上行走的人1239在聚氯乙烯地板上行走的人413在工作臺面前的人0.53放在塑料箱內(nèi)的器件3.512放在塑料管內(nèi)的器件0.5369因塑料地面或盛器產(chǎn)生的靜電電壓測量值普通值（kV）最大值（k幾點(diǎn)基本概念1)靜電是一種發(fā)生在材料表面上的現(xiàn)象。電荷存在于材料的表面上，而不是材料的內(nèi)部。2)絕緣體上的電荷只能保持在產(chǎn)生它的區(qū)域，并不會分布在材料的整個(gè)表面上。正因?yàn)槿绱耍^緣體的接地并不能減少電荷。3)因?yàn)榻^緣體上的電荷不能自由移動，所以電荷不會引起靜電放電。但絕緣體上的電勢會在導(dǎo)體上感應(yīng)產(chǎn)生電荷。4)靜電損壞都是通過導(dǎo)體（包括人體潮濕的皮膚）引起的。5)人體是最主要的靜電放電源頭。6)任何帶電物體都很容易將自己所攜帶的電荷轉(zhuǎn)移到導(dǎo)電的人體皮膚層上。70幾點(diǎn)基本概念1)靜電是一種發(fā)生在材料表面上的現(xiàn)象。2人體的靜電模型（HBM）

一個(gè)物體上所積累的電荷儲存在該物體的電容中。通常，我們總認(rèn)為只有在兩個(gè)平板之間才會有電容，實(shí)際上所有的物體都有自己的自由空間電容，無非第二個(gè)平板（指地球）無限大而已。這個(gè)電容也就是物體可有的最小電容。即使是不規(guī)則形狀的物體，它的自由空間電容主要取決于其表面積的函數(shù)。712人體的靜電模型（HBM）一個(gè)物體上所積累人體的電容和電阻

50pF～100pF100pF50pF500Ω～10kΩ72人體的電容和電阻50pF～100pF100pF50pF50一個(gè)人體在自由空間中的電容約為50Pf。除此以外，人體電容還包括腳底與地面之間的電容（約100Pf）。如果人體接近墻壁等周圍的某些物體，還會增加50Pf～100Pf的電容。所以人體電容等于人體自由空間電容與平板電容之和，大小在50Pf～250Pf之間變化。人體電容也可用下列經(jīng)驗(yàn)公式表示：

C=0.55H+0.008KA/t式中：H——人體高度（cm）；K——鞋底材料的介質(zhì)常數(shù)；A——兩只鞋底的總面積（cm2）；t——鞋底厚度（cm）。73一個(gè)人體在自由空間中的電容約為50Pf。除此以15人體電阻是非線性的，其值約在500Ω～1,000Ω之間，它和人體產(chǎn)生放電的位置有關(guān)。若手指尖放電，人體電阻約為10,000Ω；若手掌放電，人體電阻約為1,000Ω；若在手持的金屬物體上放電，人體電阻約為500Ω；若放電發(fā)生在較大的金屬物體上，人體電阻可以減小為50Ω。此外，影響人體電阻的因素還有皮膚表面的水分、鹽和油、皮膚接觸面積和壓力等。74人體電阻是非線性的，其值約在500Ω～1,000Ω之人體靜電放電模型

CRLV75人體靜電放電模型CRLV17上圖是人體的靜電放電模型。電荷儲存在人體電容中，并通過一個(gè)等效的人體電阻產(chǎn)生放電。該靜電模型沒有考慮電感的大小，但是電感對確定放電電流的上升沿時(shí)間有決定性的影響，應(yīng)當(dāng)將它計(jì)算進(jìn)來。該圖的電路可以模擬人體的靜電放電，也可以用于靜電測試。靜電放電的上升沿時(shí)間和其能量是決定放電程度的主要參數(shù).下表以mJ為單位列出了不同人體靜電放電模型放電產(chǎn)生的能量。其計(jì)算公式為：W=0.5CU2（mJ)式中：C——人體對地電容，F(xiàn)；V——人體靜電電壓，V。76上圖是人體的靜電放電模型。電荷儲存在人體電容中，18典型人體靜電模型（HBM）的參數(shù)取值

來源C(pf)R(Ω)V(V)能量（mj)IEC61000-4-21503008,000(最大)4.8公司A2501,00020,00050公司B15050020,00030公司C5010,00020,00010公司D30050015,00033.8公司E35010015,00039.4公司F10050010,0005.077典型人體靜電模型（HBM）的參數(shù)取值來源C(pf)R(Ω)目前，最常用的靜電模型來自《IEC61000-4-2：1995，電磁兼容試驗(yàn)和測量技術(shù)靜電放電抗擾度試驗(yàn)》（即《GB/T17626.2-1998》）。其電容為150pF，放電電阻為330Ω。輸出電壓按接觸放電和空氣放電兩種情況分為四個(gè)等級（見下表）。接觸放電是優(yōu)先選擇的試驗(yàn)方法，空氣放電則用在不能使用接觸放電的場合中。

78目前，最常用的靜電模型來自《IEC61000-4-靜電放電的試驗(yàn)等級接觸放電空氣放電等級試驗(yàn)電壓kV等級試驗(yàn)電壓kV1212242436384841579靜電放電的試驗(yàn)等級接觸放電空氣放電等級試驗(yàn)電壓kV等級試驗(yàn)下圖是電容為150pF，電阻為500Ω的人體靜電模型被充電到20,000V之后產(chǎn)生的典型的ESD電流波形。該電流波形的峰值電流為40A，上升沿時(shí)間（10%～90%）為1ns,下降沿時(shí)間為100ns。與放電頭串聯(lián)的電感決定著波形的上升時(shí)間，設(shè)法減小該電感的大小是設(shè)計(jì)ESD測試儀器的主要難題之一，該電感的大小應(yīng)小于0.1μH。80下圖是電容為150pF，電阻為500Ω的人體靜電模典型的靜電放電電流波形40At上升沿時(shí)間1ns下降沿時(shí)間100nsI81典型的靜電放電電流波形40At上升沿下降沿I23注意:通常，人體不會感受到3,500V以下的電壓所產(chǎn)生的放電。由于大多數(shù)電子器件對數(shù)百伏電壓產(chǎn)生的放電都會非常敏感，所以元器件的損壞可能來自人們所不能感受到的、聽得見的或看得到的放電。在相反的極端情況下，若靜電放電電壓達(dá)到25kV,人體將會感覺到疼痛。82注意:通常，人體不會感受到3,500V以下的電壓所產(chǎn)3靜電放電

通常，積累在物體上的電荷有兩種釋放方式：泄漏；火花。由于火花放電會引起燃燒爆炸之類災(zāi)害事故的發(fā)生，所以泄漏是物體放電的首選方式。由于濕度的關(guān)系，物體攜帶的電荷可以通過空氣泄漏。濕度愈高，物體上攜帶的電荷泄漏得愈快。使用離子發(fā)生器向空氣中釋放與物體攜帶電荷極性相反的電荷，可以與物體攜帶的電荷相互抵消。空氣中的離子將被吸附到物體上，與物體上的電荷中和，空氣中產(chǎn)生的離子愈多，電荷的中和速度就愈快。833靜電放電通常，積累在物體上的電荷有兩種釋放方式如果將帶電導(dǎo)體接地，就能夠使帶電導(dǎo)體上的電荷泄漏。因?yàn)槿梭w有導(dǎo)電性，所以若能使人體接地（如套上防靜電腕帶），也能使人體攜帶的電荷慢慢消失。為了把泄漏電流限制在人身安全的電流5mA以下，應(yīng)有足夠高的接地阻抗，通常防靜電腕帶的接地電阻為1MΩ，最小接地阻抗為250kΩ。但是，因?yàn)橐挛锖退芰衔矬w往往是不導(dǎo)電的，所以人體接地并不能使衣物上的電荷或者人手持的塑料物體上的電荷消失。為此，可以用電離或增加環(huán)境濕度的方法將這些不導(dǎo)電物體上的電荷移走。84如果將帶電導(dǎo)體接地，就能夠使帶電導(dǎo)體上的電荷泄漏。2如果物體已經(jīng)攜帶電荷，那么物體的放電應(yīng)該緩慢進(jìn)行，以限制電流，防止損壞。表示這一特性有一個(gè)重要參數(shù)——衰減時(shí)間τ，它可表示為：

τ=ερ式中：ε——材料的介電常數(shù)；ρ——材料的表面電阻率（Ω/m2）。因?yàn)殪o電是一種發(fā)生在材料表面上的現(xiàn)象，所以根據(jù)材料的表面電阻率，可將材料分成四大類（見下表）。85如果物體已經(jīng)攜帶電荷，那么物體的放電應(yīng)該緩慢進(jìn)27

材料的介電常數(shù)ε:PC(聚碳酸酯)ε=3.17其它材料ε=2-11,相差的倍數(shù)有限；而不同材料的表面電阻率ρ大小要差1010倍。所以起主要作用的是表面電阻率ρ。86材料的介電常數(shù)ε:28不同類型材料的表面電阻率材料表面電阻率（Ω/m2）

靜電導(dǎo)電0～105靜電耗散105～109抗靜電109～1014靜電非導(dǎo)體≥101487不同類型材料的表面電阻率材料表面電阻率（Ω/m2）靜電使用接地方式很容易將表面電阻率小于105Ω/m2的材料上所攜帶的電荷釋放掉。靜電導(dǎo)體材料耗散電荷的速度最快，所以使用它靠近已帶電的裝置比較危險(xiǎn)。如果帶電裝置與接地的導(dǎo)電材料接觸，帶電裝置將迅速放電，放電電流峰值很大，可能會產(chǎn)生某種損壞。與靜電導(dǎo)體材料相比，應(yīng)首選靜電耗散材料。因?yàn)樗纳㈦姾傻乃俣群苈馨踩＝拥氐撵o電耗散材料也可用于防止靜電積累，一旦物體帶電，也可以安全地泄放這些電荷。88使用接地方式很容易將表面電阻率小于105Ω/m2的材

抗靜電材料耗散電荷的速度是最慢的。盡管如此，因?yàn)檫@種材料產(chǎn)生電荷的速度小于耗散電荷的速度，所以對防止物體上的靜電積累卻非常有用。例如粉紅色聚乙烯塑料袋，為了防止摩擦帶電，材料的表面電阻率不能超過1012Ω/m2。無論是靜電耗散材料還是抗靜電材料，若與其它任何材料或自己分離，都會帶電。它們的應(yīng)用很相似，有時(shí)還歸入同一組。在靜電敏感環(huán)境中它們是首選。89抗靜電材料耗散電荷的速度是最慢的。盡管如此，因?yàn)?1

靜電非導(dǎo)體材料不能耗散電荷，但可以保持自己攜帶的電荷不變，而不管電荷是何極性。例如聚苯乙烯塑料包裝材料和聚乙烯塑袋，在靜電敏感環(huán)境中嚴(yán)禁使用。90靜電非導(dǎo)體材料不能耗散電荷，但可以保持自己攜32目前，儀表常用的面板材料是：材料名稱表面電阻率（Ω/m2）主要性能數(shù)據(jù)來源PC（聚碳酸酯）1014-1015機(jī)械性能佳德國巴爾PA（尼龍6）1014化學(xué)穩(wěn)定性好德國巴士夫PA（尼龍66）1010-1013化學(xué)穩(wěn)定性好德國巴爾91目前，儀表常用的面板材料是：材料名稱表面電阻率主要性

由上可知，PA（尼龍）的防靜電性能要優(yōu)于PC（聚碳酸酯）。為了綜和考慮，可以采取如下措施：1）在原材料中加防靜電的添加劑；2）在儀表面板上涂表面涂層，使表面電阻率符合要求。92由上可知，PA（尼龍）的防靜電性能要優(yōu)于PC（聚碳4產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的靜電保護(hù)

靜電危害源對受害物體的影響，其作用機(jī)理除庫侖力作用的力學(xué)效應(yīng)外，主要是通過能量的直接傳導(dǎo)、電容性耦合、電感性耦合和電磁場輻射等四種方式發(fā)生作用：1）直接傳導(dǎo)，指的是靜電放電電流直接流過敏感電路的情況，這種方式往往是由于靜電放電電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)對電路產(chǎn)生損壞。由于靜電放電是在ns或μs量級的時(shí)間內(nèi)完成的，是一種絕熱過程。作為點(diǎn)火源、引爆源，可瞬時(shí)引起易燃易爆氣體或物質(zhì)的燃燒爆炸；也可以使微電子器件、電磁敏感電路過熱，造成局部熱損傷，使電路性能變壞或失效。934產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的靜電保護(hù)靜電危害源對受害物體的影響

2）電容性耦合。指的是靜電放電電流對敏感電路附近的金屬物體或電路放電時(shí)通過放電產(chǎn)生的電場耦合到敏感電路中去。靜電危害源形成的電場不僅可以使MOS場效應(yīng)器件的柵氧化層擊穿或金屬化線間介質(zhì)擊穿，造成電路失效，而且對許多測試儀器和敏感器件的電磁屏蔽提出了更高的要求。

CMOS電路最怕靜電，最易因靜電而損壞。其氧化膜的耐壓界限約為100-150V。所以對于帶成千上萬伏靜電的人一旦接觸電路會對器件帶來很嚴(yán)重的后果。942）電容性耦合。指的是靜電放電電流對敏感電路附近的金屬36

3）電感性耦合。指的是靜電放電在設(shè)備的金屬外殼等導(dǎo)電材料中引起的強(qiáng)電流可形成磁場耦合，其放電能量雖然不大，但瞬間的功率十分巨大，會對電路和器件產(chǎn)生干擾和危害。因此對控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和磁屏蔽材料的選擇都提出了苛刻的要求。953）電感性耦合。指的是靜電放電在設(shè)備的金屬外殼等導(dǎo)374）電磁場耦合。靜電放電引起的射頻干擾，對信息化設(shè)備造成電噪聲、電磁干擾，使其產(chǎn)生誤動作或功能失效。強(qiáng)電磁脈沖及其浪涌效應(yīng)對電子設(shè)備可以造成硬損傷或軟損傷，既可以造成器件或電路的性能參數(shù)劣化或完全失效，也可以形成累積效應(yīng)，埋下潛在的危害，使電路或設(shè)備的可靠性降低。964）電磁場耦合。靜電放電引起的射頻干擾，對信息化設(shè)備38由于靜電放電產(chǎn)生的效應(yīng)，可以分成三類：1）硬損傷。即已造成硬件的實(shí)際損壞。2）軟損傷。對系統(tǒng)的正常運(yùn)行有影響，但不會使系統(tǒng)產(chǎn)生物理上的損壞。譬如使存儲位的改變和程序進(jìn)入死循環(huán)等。3）短暫狀態(tài)異常。沒有產(chǎn)生任何錯誤，但能明顯地感覺得到。例如CRT顯示器上的雪花點(diǎn)、圖象滾動和指示燈的瞬間閃爍等。設(shè)計(jì)出來的控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)有一定的靜電抗擾度而不遭損壞（硬損傷），通常也不會產(chǎn)生軟損傷。一般情況下，短暫狀態(tài)異常是可以接受的。97由于靜電放電產(chǎn)生的效應(yīng)，可以分成三類：39防止控制系統(tǒng)和電路不受靜電放電的干擾和破壞的基本方法有：1）抑制干擾源，減小或消除源頭上的靜電積累；2）隔離導(dǎo)體，防止放電；3）將敏感電路旁路，為靜電放電電流提供可選擇的泄放路徑（分開接地PE和E）；4）對敏感電路實(shí)施屏蔽，使其不受靜電放電引起的電場的影響；5）保護(hù)敏感電路，以阻止由放電產(chǎn)生的磁場的進(jìn)入。 98防止控制系統(tǒng)和電路不受靜電放電的干擾和破壞的基本方44.1金屬火花吸收器的抗靜電應(yīng)用

在設(shè)計(jì)鍵盤和控制面板時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循這樣一條原則：靜電放電電流能夠直接到地，而不會流過敏感的電路或器件。

若是使用絕緣鍵盤，那么可以在在鍵盤與電路之間使用金屬火花吸收器，為ESD電流提供可選擇的泄放路徑。如下圖所示，金屬火花吸收器安裝在絕緣面板的后面，而且金屬火花吸收器應(yīng)當(dāng)接地到機(jī)殼或機(jī)架的保護(hù)地上，絕不能接到工作地上。994.1金屬火花吸收器的抗靜電應(yīng)用在設(shè)計(jì)鍵盤和控制面金屬火花吸收器的抗靜點(diǎn)作用

印刷線路板絕緣面板火花吸收器100金屬火花吸收器的抗靜點(diǎn)作用印刷線路板絕緣面板火花吸收器424.2印刷線路板上的保護(hù)環(huán)

操作人員將印刷線路板插拔到母板上去的動作是產(chǎn)生ESD損傷問題的一個(gè)常見原因。為此，可沿電路板的邊緣設(shè)計(jì)一個(gè)保護(hù)環(huán)，并將該保護(hù)環(huán)接地。當(dāng)操作人員手拿電路板時(shí)，可以將人體上的電荷通過保護(hù)環(huán)釋放到接地裝置上去。電路板接入系統(tǒng)后，保護(hù)環(huán)仍然起到保護(hù)它的作用。若有帶電的人或物體靠近電路板，任何產(chǎn)生的放電都有可能是向接地的保護(hù)環(huán)，而不是向著電路板上的電路。1014.2印刷線路板上的保護(hù)環(huán)操作人員將印刷線路板插印刷線路板上的保護(hù)環(huán)

保護(hù)環(huán)接保護(hù)地102印刷線路板上的保護(hù)環(huán)保護(hù)環(huán)444.3采用金屬屏蔽體電路靜電放電1034.3采用金屬屏蔽體電路靜電放電45用一個(gè)接地金屬盒完全罩在一個(gè)電路上，并使兩者之間相互分離，該電路與金屬盒沒有任何接觸。當(dāng)發(fā)生放電時(shí)，由于存在接地引線電感，金屬盒的電位就會上升。金屬盒內(nèi)電路的電位差也會隨之上升，即使這樣，但在金屬盒內(nèi)的電路上的各點(diǎn)之間不會產(chǎn)生電位差。因此，只要金屬盒能夠?qū)㈦娐吠耆帘危娐肪筒粫p壞。如果金屬屏蔽盒不連續(xù)或有孔洞，在金屬屏蔽盒的表面就會產(chǎn)生電位差。這種屏蔽盒內(nèi)的各部分與電路之間的分布電容形成的電壓，會在電路中產(chǎn)生新的電壓。這樣也許會影響電路的正常工作，所以要盡可能地完全將電路屏蔽。104用一個(gè)接地金屬盒完全罩在一個(gè)電路上，并使兩者之間4.4對電纜接插件靜電放電的干擾及其對策目前一般設(shè)備的外接電纜接插件經(jīng)常使用金屬外殼的插座，由于這種插座經(jīng)常被人體所接觸，所以也經(jīng)常會通過插座對其附近的元器件造成靜電放電干擾。相應(yīng)的措施是，在固定插座時(shí)要注意讓其金屬外殼與地有良好的導(dǎo)電性能。使用螺釘固定時(shí)要注意其對地通路的電氣接觸可靠，以防止時(shí)間長久后接地電阻增大，又會發(fā)生靜電放電。1054.4對電纜接插件靜電放電的干擾及其對策目前一般設(shè)4.5電路設(shè)計(jì)和印刷線路板布線

1）不選用脈沖邊沿觸發(fā)方式。2）避免將MOS器件直接連到容易發(fā)生靜電放電的連接器引出端。3）印刷電路上所有的回路面積應(yīng)盡可能的小。1064.5電路設(shè)計(jì)和印刷線路板布線1）不選用脈沖邊沿觸發(fā)方式5控制室防止產(chǎn)生靜電的基本措施為了防止控制室產(chǎn)生靜電，控制室的設(shè)計(jì)應(yīng)采取下列的措施：1）防止靜電的產(chǎn)生是最徹底的方法，從產(chǎn)生靜電的機(jī)理看，應(yīng)該從降低有關(guān)物體的絕緣度著手，使兩物體即使摩擦也不產(chǎn)生或少產(chǎn)生靜電。為此：

A.保持控制室內(nèi)的相對濕度在40%-60%之間，北方地區(qū)或在干燥的冬季，因靜電產(chǎn)生的故障的事例要遠(yuǎn)大于東南沿海地區(qū)或其它季節(jié)；B.鋪設(shè)具有導(dǎo)電性能的防靜電地板或地毯；C.操作人員宜穿防靜電工作服；D.在控制室入口處，設(shè)置吸塵地毯，以減少靜電的生成。1075控制室防止產(chǎn)生靜電的基本措施為了防止控制室產(chǎn)生靜2）操作人員應(yīng)在手腕上帶防靜電手帶，這種手帶應(yīng)有良好的接地性能。3）控制柜以及電纜的屏蔽層都必須保持良好的接地。一般，凡作保護(hù)接地的機(jī)柜，均可認(rèn)為已作了靜電接地。1082）操作人員應(yīng)在手腕上帶防靜電手帶，這種手帶應(yīng)有良好的506控制系統(tǒng)靜電放電抗擾度的試驗(yàn)

控制系統(tǒng)的下列部件需進(jìn)行靜電放電抗擾度試驗(yàn)：1）系統(tǒng)整體機(jī)柜或者單個(gè)底座（機(jī)籠）；2）各類卡件；3）上位機(jī)（工控機(jī)）；4）電源或配電箱；5）端子板或接線排；6）通訊線（網(wǎng)線）；7）信號線等。1096控制系統(tǒng)靜電放電抗擾度的試驗(yàn)控制系統(tǒng)的下列部件

所考慮的試驗(yàn)點(diǎn)包括：1）與地絕緣的金屬外殼；2）與操作人員容易接觸