所谓静电,就是一种处于静止状态的电荷或者说不流动的电荷(流动的电荷就形成了电流)。当电荷聚集在某个物体上或表面时就形成了静电,而电荷分为正电荷和负电荷两种,也就是说静电现象也分为两种即正静电和负静电。当正电荷聚集在某个物体上时就形成了正静电,当负电荷聚集在某个物体上时就形成了负静电。
静电放电(ESD)造成的危害:引起电子设备的故障或误动作,造成电磁干扰。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。高压静电放电造成电击,危及人身安全。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。
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。胶片和塑料工业:使胶片或薄膜收卷不齐;胶片、CD塑盘沾染灰尘,影响品质。 造纸印刷工业:纸张收卷不齐,套印不准,吸污严重,甚至纸张黏结,影响生产。纺织工业:造成根丝飘动、缠花断头、纱线纠结等危害。
1、静电如何干扰设备
静电放电波形如下:
由静电放电波形可知,静电放电瞬间具有很强的瞬时电压与电流,由此会在空间中激发瞬态电磁场。由此可知,静电主要以两种方式对电路产生影响,一种是线束传导干扰,另一种是空间电磁辐射干扰。线束传导干扰指的是静电能量(瞬时的高电压与大电流)在线束上传导,对路径上的负载器件造成干扰与损毁(高压击穿);空间辐射干扰是指静电放电瞬间产生的强的电磁场能量,在电路环路中感应出的电压与电流,对电路系统造成干扰,影响电路系统的稳定性。若以静电放电上升时间Tr=1ns计算,则静电电磁场干扰频宽为:
静电放电瞬间的过压会导致电路器件损坏甚至失效,敏感电路在静电放电瞬间受到电磁干扰可能造成误动作。
2. 静电防护
为了应对可能存在的静电问题,在电路设计初期我们应该充分考虑对电路做静电防护。通常产品的金属端口引脚电路设计之初需要考虑增加静电防护管,常用的静电防护器件有:硅基TVS,高分子聚合物ESD和压敏电阻。
3. 都做防护了为啥还是有问题?
很多时候我们在电路上以经加了足够多的静电防护了,但还是可能遇到无法通过静电测试的问题。这是因为静电干扰具有相当程度的复杂性,一方面静电干扰没有固定的传播路径,我们所做的防护都是预防为主,实际静电干扰路径还需要根据测试结果进行进一步分析;另一方面,不同器件的抗干扰能力不同,有些器件过于敏感,常规的静电防护方式已经行不通,需要更进一步的优化,例如屏蔽,引脚滤波以及地隔离等。