靜電放電ESD是指帶電體周圍的場強超過周圍介質的絕緣擊穿場強時,因介質產生電離而使帶電體上的靜電荷部分或全部消失的現象(泰思特
靜電槍是中國第一款自主研發(fā)生產的手持靜電槍)。通常把偶然產生的靜電放電成為ESD事件,在實際情況中,產生ESD事件往往是物體上積累了一定的靜電電荷,對地靜電電位較高。帶有靜電電荷的物體通常被稱為靜電源,它在ESD過程中的作用是至關重要的。靜電放電具有以下特點:
1、靜電放電可形成高電位、強電場、瞬時大電流
過去人們認為靜電是一種高電位、強電場、小電流的過程,其實這種看法并不完全正確。的確有些靜電放電過程產生的放電電流比較小,如電暈放電,但是在大多數情況下靜電放電過程往往會產生瞬時脈沖大電流,尤其是帶電導體或手持小金屬物體(如鑰匙或螺絲刀等)的帶電人體對接地導體產生火花放電時,產生的瞬時脈沖電流的強度可達到幾十安培甚至上百安培。
2、靜電放電過程會產生強烈的電磁輻射形成電磁脈沖
過去人們在研究靜電放電的危害時,主要關心的是靜電放電產生的注入電流對電火工品、電子器件、電子設備及其他一些靜電敏感系統(tǒng)的危害和靜電放電的火花對易燃易爆氣體、粉塵等的引燃引爆問題,忽視了靜電放電的電磁脈沖效應。但是,近年來隨著靜電測試技術及測試手段的迅速發(fā)展,使人們對ESD這一瞬態(tài)過程的認識越來越清楚。在ESD過程中會產生上升時間極快、持續(xù)時間極短的初始大電流脈沖,并產生強烈的電磁輻射形成靜電放電電磁脈沖,它的電磁能量往往會引起電子系統(tǒng)中敏感部件的損壞、翻轉,使某些裝置中的電火工品誤爆,造成事故。目前ESD EMP已受到人們的普遍重視,作為近場危害源,許多人已把它與高空核爆炸形成的核電磁脈沖及雷電放電時產生的雷電電磁脈沖相提并論(
雷擊浪涌發(fā)生器模擬測試)。
總之,隨著研究工作的深入,ESD的特性越來越清楚的展現在人們面前,但是應當注意的是實際的靜電放電是一個極其復雜的過程,它不僅與材料、物體形狀和放電回路的電阻值有關,而且在放電時往往還涉及到非常復雜的氣體擊穿過程,因而ESD是一種很難重復的隨機過程。
靜電放電的類型
由于帶電體可能是固體、流體、粉體以及其他條件的不同,靜電放電可能有多種形態(tài),但是根據其特點,并從防止靜電危害方面來考慮,放電類型可分為以下七種。
1、電暈放電
電暈放電也叫尖端放電,是發(fā)生在極不均勻的電場中,空氣被局部電離的一種放電形式。若要引發(fā)電暈放電,通常要求電極或帶電體附件的電場較強。電暈放電是一種高電位、小電流、空氣被局部電離的放電過程。在放電中,它產生的電流很小,約在1μA到幾百個μA之間,因此一般不具備引燃引爆能力。
2、火花放電
當靜電電位比較高的靜電導體靠近接地導體或比較大的導體時,便會引發(fā)靜電火花放電。靜電火花放電是一個瞬變的過程,放電時兩放電體之間的空氣被擊穿,形成“快如閃電”的火花通道,與此同時還伴隨著噼啪的爆裂聲,爆裂聲是由火花通道內空氣溫度的急驟上升形成的氣壓沖擊波造成的。在發(fā)生靜電火花放電時,靜電能量瞬時集中釋放,其引燃引爆能力較強。另外靜電火花放電產生的放電電流及電磁脈沖具有較大的破壞力,它可對一些敏感的電子器件和設備造成危害。
3、刷形放電
這種放電往往發(fā)生在導體與帶電絕緣體之間,帶電絕緣體可以是固體、氣體或低電導率的液體。產生刷形放電時形成的放電通道在導體一端集中在某一點上,而在絕緣體一端有較多分叉,分布在一定空間范圍內。根據其放電通道的形狀,這種放電被稱為刷形放電。當絕緣體相對于導體的電位的極性不同時,其形成的刷形放電所釋放的能量和在絕緣體上產生的放電區(qū)域及形狀是不一樣的。當絕緣體相對導體為正電位時,在絕緣體上產生的放電區(qū)域為均勻的圓狀,放電面積比較小,釋放的能量也比較少。而當絕緣體相對于導體為負電位時,在絕緣體上產生的放電區(qū)域是不規(guī)則的星狀區(qū)域,區(qū)域面積比較大,釋放的能量比較多。
4、傳播型刷形放電
傳播型刷形放電又稱沿面放電。一般情況在,傳播型刷形放電發(fā)生在絕緣材料與金屬之間,放電通道沿絕緣材料的表面進行,在常溫常壓下,如此高的面電荷密度較難出現。
5、大型料倉內的粉堆放電
6、雷狀放電
7、電場輻射放電
電場輻射放電依賴于高電場強度下氣體的電離,當帶電體附近的電場強度達到3MV/m時,這種放電就可能發(fā)生。放電時,帶電體表面可能發(fā)射電子。這類放電能量比較小,引燃引爆能力較小,出現這類放電的概率也小。