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[电磁兼容] 静电是不可避免的

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maintek 发表于 2007-4-16 12:11:54 | 显示全部楼层 |阅读模式
静电的产生:
1、静电源
静电是两种介电系数不同的物质磨擦时,正负极性的电荷分别积累在两个物体上而形成,两个带上电荷的物体也就成了静电源。就人体而言,衣服与皮肤之间的磨擦发生的静电是人体带电的主要原因之一。静电源跟其它物体接触时,依据电荷中和的原则,存在着电荷流动,容易产生高压降,严重时将其中物体击毁。在电脑生产车间中,静电源主要有人体、地板、工作台、运输车、工装板、部件包装袋等。

2、人体
在生产过程中,操作者是生产活动中最活跃的静电源,现以人体为例,计算人体的带电情况。有时人体所带电压可达2千伏以上,也许还难以让人相信,现通过如下简单计算就会明白。
通常人体对地电容一般在50PF250PF之间,设为100PF80%的人体在100PF左右,故工程上取值为100PF),假设人体带电为0.2μc,根据公式, u=q/c=0.2×10-6/100×10-12=2000v则人体电压达成2千伏,有时人体所带电荷远远超过0.2μc,则将产生更高的电压。
在实际过程中,由于相互磨擦,人体在充电过程较为缓慢且充电电流极低,人体感觉不到被充电而带上了电荷;但放电则不同,人体电阻一般为1KΩ~5KΩ,则放电电流I为: I=U/R=2000/15001.3安培电流的指数衰减所需时间约为: t=rc=1500×100×10-12=0.15μs人体的系统能量为: W=CU2/2=100×10-12×20002/2=0.0002J

也就是说,人体静电聚积的能量有限,整个放电过程极为短暂,甚至不能感觉出整个放电过程,不会发生生命危险,但对于MOS电路来说,则将受到致命攻击。通常MOS耐静电放电电压值为30V7000V不等,其中耐电性能较差的VMOS的电路为30V1800VCMOS250V2500V,双极型晶体管为3807000V。故静电不加以防范的话,很容易将电路毁坏。

静电在工业生产中造成的危害
静电的产生在工业生产中是不可避免的。

其造成的危害主要可归结为以下两种机理:


1,静电放电(ESD)造成的危害:


1) 引起电子设备的故障或误动作,造成电磁干扰。2) 击穿集成电路和精密的电子元件,或者促使元件老化,降低生产成品率。3) 高压静电放电造成电击,危及人身安全。4) 在多易燃易爆品或粉尘、油雾的生产场所极易引起爆炸和火灾。


2,静电引力(ESA)造成的危害:


电子工业:吸附灰尘,造成集成电路和半导体元件的污染,大大降低成品率。


综上所述:静电的危害有目共睹,现在越来越多的厂家已经开始实施各种程度的防静电措施和工程。但是,要认识到,完善有效的防静电工程要依照不同企业和不同作业对象的实际情况,制定相应的对策。防静电措施应是系统的、全面的,否则,可能会事倍功半,甚至造成破坏性的反作用。
 楼主| maintek 发表于 2007-4-16 12:14:36 | 显示全部楼层
静电损害的特点
   
(1)隐蔽性除非发生静电放电,人体不能直接感知静电,但发生静电放电人体也不一定能有电击的感觉,这是因为人体感知的静电放电电压为2~3kv,所以静电具有隐蔽性。
(2)潜在性有些汇受到静电损伤后的性能没有明显的下降,但多次累加放电会给IC器件造成内伤而形成隐患。因此静电对IC的损伤具有潜在性。
(3)随机性器件什么情况下会遭受静电破坏呢?可以这么说,从一个IC芯片产生以后一直到它损坏以前,所有的过程都受到静电的威胁,而这些静电的产生也具有随机性,其损坏也具有随机性。
(4)复杂性静电放电损伤的失效分析工作,因微电子IC产品的精、细、微小的结构特点而费时、费事、费财,要求较高的技术并往往需要使用高度精密仪器,即使如此,有些静电损伤现象也难以与其它原因造成的损伤加以区别;使人误把静电放电损伤的失效当作其它失效,这在对静电放电损害未充分认识之前,常常归因于早期失效或情况不明的失效,从而不自觉地掩盖了失效的真正原因。所以分析静电对IC的损伤具有复杂性。从而导致在对IC进行组装时,也会出现类似的复杂性,甚至有过之而无不不及。
一些器件型的静电敏感电压值
  

静电敏感电压值

  

静电敏感电压值

  

静电敏感电压值

VMOS

30-1800

运算放电器

190-2500

E/DMOS

200-1000

MOSEET

100-200

JEFT

140-1000

ECL

300-2500

GaAsFET

100-300

SCL

680-1000

双极型晶件管

380-7000

PROM

100

STTL

300-2500

石英压电晶体器件

<10000

CMOS

250-2000

DTL

380-7000



HMOS

50-500

肖特基二极管

300-3000



 楼主| maintek 发表于 2007-4-16 12:16:04 | 显示全部楼层
典型的静电电压:


静电电荷源

测得的电压(V

10%--20%RH

65%--90%RH

走过地毯

35000

1500

在聚烯烃类塑料地面行走

12000

250

工作台旁操作的工人

6000

100

翻动聚乙烯膜封皮的说明书

7000

600

从工作台拾起普通聚乙烯袋

20000

1200

垫有聚氨酯泡沫的工作椅

18000

1500

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