國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是這樣定義的:“靜電放電:具有不同靜電電位的物體互相靠近或直接接觸引起的電荷轉(zhuǎn)移”,一般用ESD表示。ESD會(huì)導(dǎo)致電子設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞或操作失常,半導(dǎo)體專家以及設(shè)備的用戶都在想辦法抑制ESD。ESD能量的傳播有兩種方式:放電電流通過(guò)導(dǎo)體傳播或激勵(lì)一定頻譜寬度的脈沖能量在空間傳播。
什么是靜電放電?處于不同靜電電位的兩個(gè)物體間靜電電荷的轉(zhuǎn)移就是靜電放電。這種轉(zhuǎn)移方式有多種,如接觸放電、空氣放電。蘇州泰思特EDS 20H、EDS 16H是最先進(jìn)的手持式靜電放電發(fā)生器,也是中國(guó)第一款自主研發(fā)生產(chǎn)的手持式靜電放電模擬器。依照 EN/IEC 61000-4-2 等要求精確地模擬靜電放電脈沖干擾,根據(jù)人體工程學(xué)設(shè)計(jì),無(wú)額外的機(jī)箱,可用電池和電源適配器供電。
一般來(lái)說(shuō),靜電只有在產(chǎn)生靜電放電時(shí),才會(huì)對(duì)元器件造成傷害和損傷,如人體帶電時(shí)只有接觸金屬物體或與他人握手時(shí)才會(huì)有點(diǎn)擊的感覺(jué)。
當(dāng)兩個(gè)物體接觸時(shí),其中一個(gè)趨于從另一個(gè)吸引電子,因而二者會(huì)星辰不同的充電電位。物體通過(guò)摩擦或感應(yīng)積累電量。摩擦起電是一個(gè)機(jī)械過(guò)程,依靠相對(duì)表面移動(dòng)傳送電量。傳送的電量取決于接觸的次數(shù)、表面粗糙度、濕度、接觸壓力、摩擦物質(zhì)的摩擦特性以及相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度,一個(gè)人或一輛車所帶電量額電壓值很大程度上由它們的電容決定。
靜電放電在一個(gè)對(duì)地短接的物體暴露在靜電場(chǎng)中時(shí)產(chǎn)生。兩個(gè)物體之間的電位差將引起放電電流,傳送足夠的電量以抵消電位差,這個(gè)高速電量的傳送過(guò)程即為ESD,在這個(gè)過(guò)程中,將產(chǎn)生潛在的破壞電壓、電流以及電磁場(chǎng)。
與ESD相關(guān)的EMI能量上線頻率可以超過(guò)1GHz,取決于電平、相對(duì)濕度、靠近速度和放電物體的形狀,在這個(gè)頻率上,典型的設(shè)備電纜甚至印制板上的走線會(huì)變成非常有效的接收天線,因而,對(duì)于典型的模擬或數(shù)字電子設(shè)備,ESD傾向于感應(yīng)出高電平的噪聲。
在ESD中,波源附近的電磁場(chǎng)常顯示出以下的趨勢(shì):當(dāng)電壓相對(duì)來(lái)說(shuō)比較低時(shí),脈沖窄并且上升沿陡,隨著電壓值增加時(shí),脈沖變成具有長(zhǎng)拖尾的衰減振蕩波。
ESD場(chǎng)的研究采用解析分析的方法,它是基于一個(gè)簡(jiǎn)單的電偶極子模型,電火花模型華為帶電的、短的、與時(shí)間相關(guān)的線性源,位于無(wú)限大的低平板上。輻射場(chǎng)是由兩個(gè)因素決定的:瞬態(tài)電流的值以及它的上升時(shí)間。其中一個(gè)因素可能比另一個(gè)更顯著,這取決于觀測(cè)點(diǎn)的位置是在ESD火花的近場(chǎng)區(qū)還是在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)。
電磁傾向于激勵(lì)高阻天線和電壓敏感性電路,因而可以通過(guò)使某些潛在天線的阻抗變小而使這種激勵(lì)減小。但這樣可能增強(qiáng)磁場(chǎng)騷擾,因?yàn)榇艌?chǎng)比電場(chǎng)更容易穿透低阻抗屏蔽。磁場(chǎng)容易激發(fā)孔洞和縫隙泄露,最容易被低阻天線特別是電路回路接收,因而避免使用回路是一條號(hào)的設(shè)計(jì)導(dǎo)則,但因?yàn)榛芈泛茈y識(shí)別,不使用回路難以實(shí)現(xiàn)。
解析分析顯示ESD近場(chǎng)是磁場(chǎng),磁場(chǎng)直接依賴于ESD電流,因此可以預(yù)測(cè)最大的場(chǎng)強(qiáng)與最大的電流電平有關(guān)。磁場(chǎng)的遠(yuǎn)場(chǎng)與電場(chǎng)一樣,依賴于對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù),因而具有低電平、高速上升沿的ESD放電火花將對(duì)周圍的設(shè)備產(chǎn)生最大的騷擾。
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