静电放电及其危害分析

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1、1第五章静电放电及其危害分析2第五章静电放电及其危害分析本章主要内容是静电放电的特点及分类，分析静电危害的特点及作用机理，以及形成静电危害的条件与阈值。§5-1静电放电的特点及分类§5-4静电危害的预测和分析§5-2静电危害的特点及作用机理§5-3形成静电危害的条件与阈值3§5-1静电放电的特点与分类一、静电放电的特点随着现代科学技术的发展，静电危害日益严重，人们对静电起电、放电机理及其放电特性等都进行了深入研究，静电放电（ESD）及其危害防护成为静电安全工程学的核心内容。1.静电放电的定义静电放电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

2、带电体上的静电荷部分或全部消失的现象。通常我们把非故意，偶然产生的ESD称为ESD事件。第五章静电放电及其危害分析142.静电放电的特点（1）静电放电是高电位、强电场、瞬时大电流的过程。过去人们一直以为静电是一种高电位、强电场、小电流的过程，事实上也的确有些静电放电过程产生的放电电流比较小，比如我们后面要讲到的电晕放电。但是在大多数的情况下，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金属物体（如钥匙或螺丝刀等）的带电体对接地体产生火花放电时，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。第五章静电放电及其危害分析152.静电放电的特点（2）静电

3、放电会产生强烈的电磁辐射形成电磁脉冲（EMP）。近年来随着静电测试技术、测量仪器及测试手段的发展，人们对ESD这一瞬态过程认识越来越清楚。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。第五章静电放电及其危害分析16二、静电放电的类型由于带电体可能是固体、流体、粉体以及其他条件不同，静电放电可能有多种形态，根据其特点，并从防止静电危害方面来考虑，放电类型主要有7种，即电晕放电，火花放电，刷型放电，传播型刷型放电，大型

4、料仓内的粉堆放电，雷状放电，电场辐射放电。后面还要专门讲气体放电理论，现在只作简单介绍。第五章静电放电及其危害分析171.电晕放电电晕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。如要引发电晕放电，通常要求电极或带电体附近的电场较强。对于两极间的静电放电，只有当某一电极或两个电极本身的尺寸比起极间距离小得多时才会出现电晕放电。电晕放电根据电极形状的不同可以分为：线－线，线－筒，线－板，尖端－平板式等。以尖端和平板电极结构为例简单介绍电晕放电的机制及其主要特点：8两极间电压小于某一定值时，极间任何部分的场强均未超过空气的击穿强度，两极间任何地方都不会产生

5、显著的空气电离现象。但两极间却有一定的电流通过，随着外电压升高而增加，最终达到一饱和值。饱和电流的量级为当极间电压升高到某一特定值时，尖端附近的场强开始超过空气的击穿场强，进入这一区域的电子被电场加速获得足够的能量。当与中性分子或原子碰撞时引起电离，产生正离子和新的电子，新的电子也会以同样的方式产生下一代的离子、电子对，这样在尖端附近就像雪崩式的形成了电子崩。但是这一过程仅在尖端附近才能维持，而极间其它地方由于场强较小不能维持这一过程。尖端和平板电极结构9在电晕放电过程中，空气被电离的同时，也会产生空气分子或原子的激发，处于激发状态的分子或原子回到基态时会放出光，因

6、此，在电晕放电时尖端附近可以看到淡蓝色的光晕，所以叫做电晕放电。但是形成标志为放电电流由饱和电流10－14A突然上升到10－6A左右.根据放电尖端的极性不同，电晕放电被分为正电晕和负电晕两种类型。当放电尖端为阴极时，产生的电晕放电为负电晕；当放电尖端为阳极时，产生的电晕放电被称为正电晕。从电晕放电产生的电晕的形状来看，负电晕是包围着放电尖端的均匀光晕圈，而正电晕则呈现出非均匀的丝状。一般来讲，正电晕的起晕电压要比负电晕的起晕电压要高。10电晕放电的电流很小，一般在1微安到几百个微安之间，一般不具备引燃、引爆能力。而且电晕放电的许多特点还被人们广泛利用，如在静电除尘、

7、静电分离和静电消除等都用到了电晕放电技术。当然，电晕放电也有其有害的一面，尤其严重的是电晕放电会给许多系统造成电磁干扰。飞机、航天器的通讯或导弹在飞行过程中，机壳或弹体上会因摩擦而产生静电，当静电电位足够高时可引发电晕放电，而电晕放电形成的电磁干扰会对飞机、航天器或导弹的指导系统产生干扰，造成通讯中断或指导失灵，引发事故。另外，高压输电线上的电晕放电会造成不必要的电力浪费。第五章静电放电及其危害分析1112.静电火花放电当静电电位比较高的带电导体或人体靠近其他导体、人体或者接地导体时，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