一、静电力学效应
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静电放电模拟器】静电带电体周围存在着静电场,由于在通常条件下,静电场是非均匀的,在静电场被极化的介质微粒会受到电场力的作用,受力的方向指向带电体,也就是说,无论带电体带有何种极性的电荷,带电体对于原来不带电的尘埃颗粒都具有吸引力的作用。因此,悬浮在空气中的尘埃容易被吸附在物体上造成污染。在半导体器件生产车间,如果半导体芯片带上静电,尘埃会吸附在芯片上,使得集成电路特别是超大规模集成电路的成品率大大降低。
在生产过程中,由于带有同种电荷的排斥作用和异种电荷的吸引作用也会造成生产障害。如在纺织工业的抽丝过程中,由于静电力的作用,会使丝飘动、粘合纠结,在织布过程中,由于橡胶辊轴与丝纱摩擦产生静电,导致乱纱、挂条、缠花、断头等,降低了镇齿梳理能力,影响产品质量和生产效率。在粉体加工行业由于静电力作用,使筛孔变小或堵塞,气力输送管道不畅通,球磨机不能正常运行;在印刷行业和塑料薄膜包装生产中,由于静电的吸引力或排斥力,影响正常的纸张分离、叠放、塑料膜不能正常包装和印花,甚至出现“静电墨斑”,使自动化生产遇到困难。
二、静电放电的热效应
静电火花放电或刷形放电一般都是在ns或μs量级完成的。因此,通常可以将静电放电过程看作是一种绝热过程。空气中发生的静电放电,可以在瞬间使空气电离、击穿、通过数安培的大电流,并伴随着发光发热过程形成局部的高温热源。这种局部的热源可以引起易燃易爆气体燃烧、爆炸。静电放电过程产生的瞬时大电流也可以使火炸药、电雷管、电引信等各种电发火装置意外发火,引起爆炸事故。
在微电子技术领域,静电放电过程是静电能量在十分之一微秒时间内通过器件电阻释放的,其平均功率可达几千瓦。如此大功率的短脉冲电流作用于器件上,足以在绝热情况下,使硅片
上微区熔化,电流集中使铝互连局部区域发生球化,甚至烧毁PN结合金属互连线,形成破坏性的“热电击穿”,导致电路损坏失效。
三、静电的强电场效应
静电荷在物体上的累积往往使物体对地具有高电压,在附近形成强电场。介质击穿对电路造成的危害是由于过电压或强电场而不是功率造成的。
四、静电放电的电磁脉冲效应
静电放电过程是电位、电流随时瞬时变化的电磁辐射过程。无论是放电能量较小的电晕放电,还是放电能量比较大的火花式放电,都可以产生电磁辐射。这种静电放电电磁脉冲场对各种电子装备、信息化系统都可以造成电磁干扰。对航空、航天、航海领域和各种现代化电子装备造成危害。
传播型刷形放电和火花放电都是静电能量比较大的ESD过程,其峰值电流可达几百安培,它可以形成电磁脉冲串,对微电子系统造成强电磁干扰及浪涌效应,引起电路错误翻转或致命失效。即使采取完善的屏蔽措施,当电路屏蔽盒上发生静电火花放电时,ESD的大电流脉冲仍会在仪器外壳上产生大压降,这种瞬时的电压跳变,会使被屏蔽的内部电路出现感应电脉冲而引起电路故障。
五、静电放电对人体的电击效应
当人体接近带有静电的绝缘导体时,或者带有静电的人体接近接地导体或机器设备等较大金属物体时,只要人体和其他导体间的静电场超过空气的击穿场强时,都会形成静电火花放电,有瞬时大电流通过人体或人体的某一部分,使人体受到静电点击。通常,在日常生活和工业生产中,静电引起的电击一般尚不能导致人员伤亡。但是可能发生手指麻木或引起恐慌情绪等等。
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