電磁兼容原理課件-

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1、電磁兼容原理與應用第7章靜電干擾及靜電防護林福昌fclin@hust.edu.cn戴玲dailing@hust.edu.cn靜電放電：具有不同靜電電位的物體互相靠近或直接接觸引起的電荷轉移。典型例子：帶電荷的人在接觸鍵盤或控制面板時，會對它們進行放電。通過絕緣擊穿或者熱效匝來損壞半導體器件和電子元器件；空間場耦合到一些敏感電路，造成一些不明顯的損壞。本章討論的內容：如何防止靜電放電;如何提高元器件、電子設備及軟件的抗靜電放電干擾的能力.7.1靜電的產生材料表面電荷不平衡。7.1.1摩擦起電由兩種不同的物質通過摩擦（接觸）帶上電

2、荷——接觸－分離機制。·兩種物質在相互接觸時，外層電子的能級不同，會發(fā)生電子的轉移和能量傳遞?！煞N物質相互接觸時，在界面兩側會出現(xiàn)大小相等、極性相反的雙電層?！らg距小于2.5×10-9m時：才會出現(xiàn)雙電層和接觸電位差?！ぴ诮佑|面上會發(fā)生電荷的交換，電荷移動將在極短的時間內完成。達到平衡狀態(tài)時，就可能在接觸面處形成雙電層。·兩個物體分別帶上等量的正電荷和負電荷。接觸時間的增加對帶電量幾乎不會有影響?！つΣ疗痣娛且越佑|起電為主，包括摩擦產生的壓電和熱電效應等在內的綜合現(xiàn)象。·兩物體接觸時對外顯示電中性。只有兩種相接觸物質分離時，才開始顯示

3、帶電。Q=KQ0·摩擦并不是靜電起電的必要條件。·摩擦可以使接觸起電的效應增強。在反復接觸、摩擦中，不是接觸時間而是分離時間才是改變電荷增加特性的要素。靜電起電材料序列7.1.2感應起電導電材料：表面的電荷受外界電場影響重新分布。絕緣材料：極化時電荷重新分布，還會產生內部的電場。QS=∫∫Sε0EdS簡單感應和復雜感應7.1.3人體靜電起電人體和大地之間形成了一個電容器，可以存儲靜電能量。（1）接觸起電在干燥環(huán)境中的地毯上走動時，人體對地最高電壓可以達到20kV左右。（2）感應起電人在帶電雷雨云下面行走時，可被雷雨云感應出近50kV的靜

4、電。（3）傳導起電當人操作帶電介質或觸摸其它帶電體時，人體帶上電荷，達到平衡狀態(tài)時，人體電位與帶電體電位相等。7.2靜電放電ESD是指帶電體周圍的場強超過周圍介質的絕緣擊穿場強時，因介質產生電離而使帶電體上的靜電荷部分或全部消失的現(xiàn)象。7.2.1ESD的類型與特點·······電暈放電刷狀放電火花放電傳播型刷狀放電粉堆放電雷電電場輻射放電特點·可形成高電位、強電場、瞬時大電流·會產生強烈的電磁脈沖輻射7.2.2ESD模型按成因與電路放電形式·人體放電模型·帶電器件放電模型·機器放電模型人體模型Cb=0.55H+0.0885εrSd·約

5、100－4000pF，典型值是在50－250pF，有將近80%的電容值為100pF或更小。·電阻約1.5~300kΩ。測試部位測試環(huán)境人體電阻（kΩ）相對濕度（%）溫度（℃）手腕至手腕82286.3662314.6手腕至腳踝82287.4662324.5手腕至大地濕度較大6比較干燥300電流pp1212帶電器件模型電場感應模型·當集成電路等器件裝在印制板上緊挨帶電體的表面處時，由于靜電感應使導電材料充電。·由于集成電路通過某種方式接地，當電場強度較高時，器件上積累的電荷就會沿此接地路徑放電，造成對ESD敏感的集成電路失效。·集成電路等

6、器件的ESD敏感度不僅取決于電路板和器件的感應電壓，而且還取決于器件對地電容和放電路徑上的電阻。7.3ESD的危害···瞬時大電流（如火花放電）引燃引爆易燃、易爆氣體混合物或易燃易爆物。使人體遭受電擊，并且引發(fā)操作失誤造成二次事故，或者通過人體感應的靜電對電子設備造成危害。通過傳導線路直接對電子設備造成損傷，其電磁輻射對電子設備也有很大的影響。7.3.2對人體的危害可能發(fā)生手指麻木或引起恐慌情緒，往往會造成手腳動作失常，被碰傷或從高空墜落，構成“二次事故”。電壓能量電擊的反應（kV）（mJ）122.534567891011120

7、.0450.180.2810.4050.721.1251.622.2052.883.6454.55.4456.48沒有感覺手指外側有感覺，但不疼痛放電部位有針刺感和輕微沖擊感，不疼痛有輕微和中等針刺痛感手指輕微疼痛，有較強的針刺痛感手掌乃至手腕前部有電擊疼痛感手指劇痛，手腕后部有強烈電擊感手指、手掌劇痛，有麻木感手掌乃至手腕前部有麻木感手腕劇痛，手部嚴重麻木整個手劇痛，有電流通過感手指劇烈麻木，整個手有強烈電擊感由于強烈電擊，整個手有強烈打擊感7.3.3·強電流直接破壞·電磁場輻射對電子設備的危害電場kV/m磁場A/m器件類型耐受靜

8、電電壓值（V）MOSFET結型FETCMOSEPROM運算放大器雙極型晶體管膜片電阻（厚，薄）器肖特基二極管肖特基TTL100—200140—700250—3000～100190—2500380—70003