静电理论与防护PPT课件.ppt

目录 §1 静电起电机理 §2 静电放电与ESD模型 §3 静电放电的特点及其危害 §4 电子行业静电障碍的形成 §5 静电防护理论与系统设计 §6 电子行业静电防护标准 §7 EMC简介 §1 静电起电机理 静电起电基本概念 静电起电包括使正、负电荷发生分离的一切过程,如: (1)通过固体与固体表面、固体与液体表面之间的接触、摩擦、碰撞，固体或液体表面的破裂等机械作用产生的正、负电荷分离; (2)气体的离子化、喷射带电以及在粉尘、雪花和暴风雨中的带电现象。 接触－分离起电理论 如何科学地解释静电起电的微观机制，仍是目前该研究领域的疑难问题之一。目前学术界比较统一的理论基础是“接触——分离”起电理论。 接触阶段 接触阶段就是形成偶电层的过程，两个物体最终带电的正负极性就是由这个过程决定的。 两个中性物体接触时，若接触距离≤25Ao，接触界面处将发生电荷转移，功函数小的物体中的电子将转移到功函数大的物体中，当转移过程达到平衡时，形成偶电层，但外部看不出起电。 分离阶段 分离阶段就是使已经接触的两个物体突然分离，分离后的物体分别带上电量相等而符号相反的电荷，两个物体最终被观察到的静电电位的高低，由分离阶段决定。 但分离的瞬间，分离处局部电场强度剧烈增加，促使物体间电荷倒流，发生传导中和效应，偶电层发生畸变。这种现象与材料的电导率关联性很强，对于导体材料，传导中和效应明显；对于非导体材料，传导中和效应很弱，甚至没有。 静电带电序列 两种不同材料摩擦后分开，会分别带有正、负电荷，处于带电（静电）状态，其带电量多少取决于材料性质、摩擦力大小以及摩擦的频率。 根据国际标准规定的材料摩擦带电序列表，排序表上位置间隔越大的材料相互摩擦会产生较强的静电。如人头发与PVC(Polyvinylchlorid，主要成份为聚氯乙烯 )摩擦时，人头发带正电，PVC带负电，并且带电量会很大。 具体可参考下面的静电序列表。 静电带电序列表 典型的静电带电序列（美国ESD协会1991年公布） （＋）人手、兔毛、玻璃、云母、人头发、尼龙、羊毛、毛皮、铅、丝绸、铝、纸、棉花、钢、木材、琥铂、封蜡、硬橡胶、铜、镍、银、黄铜、金、白金、硫磺、醋酸酯纤维、聚脂、赛璐珞、奥纶、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀（乙烯树脂）、聚三氟氯乙烯聚合物、硅、聚四氟乙烯（－） 根据此序列，任意两种物质接触分离后，位居前面的带正电，位居后面的带负电；且两种物质在序列表上的位置相距越远，产生的静电电位差越高 。 其它起电方式 固体的静电起电方式除前面讲述的接触－分离起电以外，还有多种其它起电方式,具体如下: (1)剥离起电 互相密切结合的物体剥离时引起电荷分离而产生静电的现象，称为剥离起电。 (2)破裂起电 当物体遭到破坏而破裂时，破裂后的物体会出现正、负电荷分布不均匀现象，由此产生的静电，称为破裂起电。 (3)电解起电 当固体接触液体时，固体的离子会向液体中流动，这使得固、液分界面上出现电流。固体离子移入液体时，留下相反符号的电荷在其表面，于是在固、液界面处形成偶电层。若在一定条件下，和固体相接触的液体移走，固体就留下一定量的某种电荷。 (4)压电起电 在给石英等离子型晶体加压时，会在它们表面上产生极化电荷。这种现象称为压电效应。产生压电效应的原因是这些晶体的电学上各向异性。 (5)热电起电 若对显示压电效应的某些晶体加热，则其一端带正电，另一端带负电。这种现象称为热电效应。 (6)介质的感应起电 感应带电就是带电物体的电场，在邻近的物体上造成电荷的分离，靠近带电物体的表面，会出现与带电体电荷极性相反的感应电荷。 （7）吸附起电 空气中的浮游带电粒子被物体表面的偶极子吸引且附着在物体上时，整个物体就会有某种符号的过剩电荷而带电。 （8）喷电起电 当原来不带电的物体处在高电压带电体附近时，由于带电体周围特别是尖端附近的空气被击穿，出现空间放电或者接触放电现象，结果使原来不带电的物体带上与该带电体或电源具有相同符号的电荷，这种起电方式叫做喷电起电。 §2 静电放电与ESD模型 概述 静电放电指带电体周围的场强超过周围介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过程。 既有静电能量的传导输出，也有电磁脉冲场的辐射。产生瞬时脉冲大电流，可达到几十甚至上百安培。 总体呈现为一个随机的动态过程，会受气候、环境等条件的影响。常常使得研究者难以捉摸。 静电放电类型（根据静电放电的特点，并从防止静电危害方面来考虑，放电类型可分为七种 ，包括如下六种和电场辐射放电） 目前电子行业比较常用的静电放电模型如下：