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静电放电ESD的特点及类型
作者:  日期:2016-10-25  浏览次数:5001次  来源:
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       静电放电ESD是指带电体周围的场强超过周围介质的绝缘击穿场强时,因介质产生电离而使带电体上的静电荷部分或全部消失的现象(泰思特静电枪是中国第一款自主研发生产的手持静电枪)。通常把偶然产生的静电放电成为ESD事件,在实际情况中,产生ESD事件往往是物体上积累了一定的静电电荷,对地静电电位较高。带有静电电荷的物体通常被称为静电源,它在ESD过程中的作用是至关重要的。静电放电具有以下特点:
       1、静电放电可形成高电位、强电场、瞬时大电流
       过去人们认为静电是一种高电位、强电场、小电流的过程,其实这种看法并不完全正确。的确有些静电放电过程产生的放电电流比较小,如电晕放电,但是在大多数情况下静电放电过程往往会产生瞬时脉冲大电流,尤其是带电导体或手持小金属物体(如钥匙或螺丝刀等)的带电人体对接地导体产生火花放电时,产生的瞬时脉冲电流的强度可达到几十安培甚至上百安培。
       2、静电放电过程会产生强烈的电磁辐射形成电磁脉冲
       过去人们在研究静电放电的危害时,主要关心的是静电放电产生的注入电流对电火工品、电子器件、电子设备及其他一些静电敏感系统的危害和静电放电的火花对易燃易爆气体、粉尘等的引燃引爆问题,忽视了静电放电的电磁脉冲效应。但是,近年来随着静电测试技术及测试手段的迅速发展,使人们对ESD这一瞬态过程的认识越来越清楚。在ESD过程中会产生上升时间极快、持续时间极短的初始大电流脉冲,并产生强烈的电磁辐射形成静电放电电磁脉冲,它的电磁能量往往会引起电子系统中敏感部件的损坏、翻转,使某些装置中的电火工品误爆,造成事故。目前ESD EMP已受到人们的普遍重视,作为近场危害源,许多人已把它与高空核爆炸形成的核电磁脉冲及雷电放电时产生的雷电电磁脉冲相提并论(雷击浪涌发生器模拟测试)。
       总之,随着研究工作的深入,ESD的特性越来越清楚的展现在人们面前,但是应当注意的是实际的静电放电是一个极其复杂的过程,它不仅与材料、物体形状和放电回路的电阻值有关,而且在放电时往往还涉及到非常复杂的气体击穿过程,因而ESD是一种很难重复的随机过程。
       静电放电的类型
       由于带电体可能是固体、流体、粉体以及其他条件的不同,静电放电可能有多种形态,但是根据其特点,并从防止静电危害方面来考虑,放电类型可分为以下七种。
       1、电晕放电
       电晕放电也叫尖端放电,是发生在极不均匀的电场中,空气被局部电离的一种放电形式。若要引发电晕放电,通常要求电极或带电体附件的电场较强。电晕放电是一种高电位、小电流、空气被局部电离的放电过程。在放电中,它产生的电流很小,约在1μA到几百个μA之间,因此一般不具备引燃引爆能力。
       2、火花放电
       当静电电位比较高的静电导体靠近接地导体或比较大的导体时,便会引发静电火花放电。静电火花放电是一个瞬变的过程,放电时两放电体之间的空气被击穿,形成“快如闪电”的火花通道,与此同时还伴随着噼啪的爆裂声,爆裂声是由火花通道内空气温度的急骤上升形成的气压冲击波造成的。在发生静电火花放电时,静电能量瞬时集中释放,其引燃引爆能力较强。另外静电火花放电产生的放电电流及电磁脉冲具有较大的破坏力,它可对一些敏感的电子器件和设备造成危害。
       3、刷形放电
       这种放电往往发生在导体与带电绝缘体之间,带电绝缘体可以是固体、气体或低电导率的液体。产生刷形放电时形成的放电通道在导体一端集中在某一点上,而在绝缘体一端有较多分叉,分布在一定空间范围内。根据其放电通道的形状,这种放电被称为刷形放电。当绝缘体相对于导体的电位的极性不同时,其形成的刷形放电所释放的能量和在绝缘体上产生的放电区域及形状是不一样的。当绝缘体相对导体为正电位时,在绝缘体上产生的放电区域为均匀的圆状,放电面积比较小,释放的能量也比较少。而当绝缘体相对于导体为负电位时,在绝缘体上产生的放电区域是不规则的星状区域,区域面积比较大,释放的能量比较多。
       4、传播型刷形放电
       传播型刷形放电又称沿面放电。一般情况在,传播型刷形放电发生在绝缘材料与金属之间,放电通道沿绝缘材料的表面进行,在常温常压下,如此高的面电荷密度较难出现。
       5、大型料仓内的粉堆放电
       6、雷状放电
       7、电场辐射放电
       电场辐射放电依赖于高电场强度下气体的电离,当带电体附近的电场强度达到3MV/m时,这种放电就可能发生。放电时,带电体表面可能发射电子。这类放电能量比较小,引燃引爆能力较小,出现这类放电的概率也小。
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