电磁兼容-第九章详解.ppt

第九章 静电放电 第一节 静电的产生 第二节 人体静电模型（HBM） 第三节 静电放电防护 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。 前 言 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。 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 8、羊毛 14、棉花 20、环氧玻璃 3、石棉 9、毛皮 15、木材 21、镍、铜 4、玻璃 10、铅 16、钢 22、黄铜、银 5、云母 11、丝绸 17、封蜡 23、金、铂 6、人头发 12、铝 18、硬橡胶 24、聚苯乙烯塑料 摩擦静电序列材料位置之间的距离并不一定代表摩擦起电所产生的电荷的多少。产生电荷的数量不仅仅与静电序列中材料的位置相关，而且还和材料表面的清洁度、接触压力、摩擦数量、接触面积、表面光滑度及分离速度有关。 两块相同的材料在接触后分离也能产生电荷。一个明显的例子就是塑料袋，分离是也可以感觉到静电的存在。 电荷、电压和电容的关系为： 两种材料分离后，电荷不平衡的状态保持不变，即电量Q不变。如果材料相互之间非常接近，则形成的电容很大，所以电压就很低。随着材料之间距离增大，电容减小电压就不断增大。 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： 静电产生方法 静电电压（V） 相对湿度10%--20% 相对湿度65%--90% 在地毯上行走 35,000 1,500 在乙烯基地板上行走 1,2000 250 工人在长椅上移动 6,000 100 打开乙烯基包装袋 7,000 600 捡起普通聚乙烯塑料袋 20,000 1,200 坐在聚氨酯塑料坐垫的椅子上 18,000 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 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） 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