走近实验室---湖南大学天线与电磁兼容研究中心

第2677期一、静电力学效应：[静电放电发生器]静电带电体周围有静电场。由于静电场在正常情况下不均匀，静电场极化的介质颗粒会受到电场力的影响，受力方向指向带电体。也就是说，无论带电体有什么极性电荷，带电体都会吸引原来没有带电的灰尘颗粒。因此，悬浮在空气中的灰尘容易被物体吸附，造成污染。在半导体设备生产车间，如果半导体芯片带有静电，灰尘会吸附在芯片上，大大降低了集成电路的成品率，尤其是超大型集成电路。在生产过程中，由于同一电荷的排斥作用和不同电荷的吸引作用，也会造成生产损害。例如，在纺织工业中，由于静电程中，由于静电的作用，丝绸会漂浮，粘合纠缠，在织造过程中，由于橡胶辊轴与丝纱摩擦产生静电，导致纱布、挂条、花、断头等，降低了齿梳理能力，影响产品质量和生产效率。在粉末加工行业，由于静电作用，筛孔变小或堵塞，气力输送管道不畅通，球磨机不能正常运行；在印刷行业和塑料薄膜包装生产中，由于静电的吸引力或排斥，影响纸张的正常分离和堆放，塑料薄膜不能正常包装和印刷，甚至出现静电墨点，使自动化生产困难。二、静电放电的热效应：静电火花放电或刷形放电一般在ns或μs级完成。因此，静电放电过程通常可以看作是一个绝热过程。空气中的静电放电可以使空气瞬间电离和突破，通过数安培的大电流形成局部高温热源，并伴随着发光和加热过程。这种局部热源会引起易燃易爆气体的燃烧和爆炸。静电放电过程中产生的瞬时大电流也会导致火药、电雷 管、电引信等电火装置意外发生火灾，造成爆炸事故。在微电子技术领域，静电放电过程通过设备电阻在十分之一微秒内释放静电能量，平均功率可达数千瓦。如此大功率的短脉冲电流作用于设备，足以熔化硅片上的微区域，电流集中使铝连接局部区域球化，甚至烧毁PN结合金属连接，形成破坏性的热电击穿，导致电路损坏失效。三、静电强电场效应：静电荷在物体上的积累往往使物体对地面有高压，并在附近形成一个强电场。介质穿透对电路的危害是由过电压或强电场而不是造成的。四、静电放电的电磁脉冲效应：静电放电过程是电位和电流随时瞬时变化的电磁辐射过程。无论是放电能量小的电晕放电，还是放电能量大的火花放电，都能产生电磁辐射。这种静电放电电磁脉冲场可以对各种电子设备和信息系统造成电磁干扰。对航空、航天、航海领域和各种现代电子设备造成危害。传播刷放电和火花放电是静电能量相对较大的ESD过程，峰值电流可达数百安培，可形成电磁脉冲串，对微电子系统造成强电磁干扰和浪涌效应，导致电路错误翻转或致命故障。即使采取完善的屏蔽措施，当静电火花放电发生在电路屏蔽盒上时，ESD的大电流脉冲仍会在仪器外壳上产生大压降，这种瞬时电压跳变会导致屏蔽内部电路感应电脉冲，导致电路故障。五、静电放电对人体的电击效应：当人体接近静电绝缘导体，或静电接近接地导体或机械设备等大金属物体时，只要人体与其他导体之间的静电场超过空气击穿场，就会形成静电火花放电，瞬时大电流通过人体或人体的某一部分，使人体被静电点击。通常，在日常生活和工业生产中，静电引起的电击一般不会导致人员伤亡。但可能会出现手指麻木或恐慌等。来源：电磁兼容之家