静电与静电防护措施探究

田 赛

（宝鸡职业技术学院 电子信息工程系，陕西 宝鸡721000）

1 静电的概念

静电，顾名思义，就是指的静止的、不流动的电荷。我们知道物质都是由原子构成的。原子分为原子核和核外电子，电子环绕原子核做高速圆周运动。原子核带正电，核外电子带负电。在一般情况下，原子核的正电荷数量与核外电子的负电荷数量相等。所以对外不显电性。但在受到外力作用时，这种平衡有可能被打破，此时电子脱离原子核束缚而显负电性，而原子因为失去电子显正电性。当这种只带一个极性的电荷积聚在某个物体上时就形成静电。电荷有正、负两种电荷。那么静电现象也就分为正静电和负静电。随着静电的增加，静电在其周围形成静电场，当静电电场的能量增加到一定范围后，就能击穿其介质而对外放电。比如是我们日常见到火花放电现象，人体容易带上静电，当接触他人或金属导电体时就会出现放电现象。冬天空气干燥的夜晚当人脱下化纤一类衣服时，能看到火花和听到响声，这是化纤衣物与人体摩擦人体带上正静电的原因。

2 静电的产生

静电主要是由以下几种方式产生，1）摩擦，因不同材料的物体接触后再分离，由于不同原子核对电子的束缚能力不同，当两种不同材料物质接触或者摩擦时，外围电子将转移到束缚能力大的一方，导致一材料带正电，另一材料带负电。2）传导，因为在导体而言，电子能在他的表面自由移动。当与带电体接触时，电子会从发生电荷转移，导致两者电荷平衡，从而形成静电现象。3）感应，这里的感应是指邻近电场的感应，对于导体，电子在导电材料表面自由移动，若将该导体放置在另一个静电场中，由于同性电荷相互排斥，异性电荷相互吸引，正、负离子就会发生转移，该导体因静电场感应导致正、负电荷不平衡而形成带电。

一般情况下，电导率越小的非导体越容易产生静电，此时产生的静电荷不容易排出。其泄露时间能达到秒、时、日数量级。而对于导体，即使产生静电也能由导体对外排出电荷。若导体外壳与大地等绝缘，此时导体上也能静电带电。另外，湿度对静电产生的作用也很大，湿度为10%～20%时产生的静电比湿度为70%～90%时要强8-40倍。

3 静电的利用和危害

利用静电感应、高压静电场的气体放电等效应和原理，实现多种加工工艺和加工设备。在电力、机械、轻工、纺织、航空航天以及高技术领域有着广泛的应用。人们利用静电吸尘的原理制造出吸尘器。它是利用静电场的作用,使气体中悬浮的尘粒带电而被吸附，并将尘粒从烟气中分离出来而将其去除。这是静电应用的主要方面，可用于各种工厂的烟气除尘。利用物体容易产生静电的基本原理制造的复印机，它是利用光电导敏感材料在曝光时按影像发生电荷转移而存留静电潜影，经一定的干法显影、影像转印和定影而得到复制件。

随着现代工业生产的发展，静电放电造成的危害被越来越多的关注和研究。静电的危害很多，它的第一种危害来源于带电体的互相作用。在印刷厂里，纸页之间的静电会使纸页粘合在一起，难以分开，给印刷带来麻烦；在制药厂里。由于静电吸引尘埃，会使药品达不到标准的纯度；在放电视时荧屏表面的静电容易吸附灰尘和油污，形成一层尘埃的薄膜，使图像的清晰程度和亮度降低。静电的第二大危害，是有可能因静电火花点燃某些易燃物体而发生爆炸。漆黑的夜晚，人们脱尼龙、毛料衣服时，会发出火花和“叭叭”的响声，这对人体基本无害。在煤矿，则会引起瓦斯爆炸，会导致工人死伤，矿井报废。静电放电时会产生电磁辐射，过大的电压和电流，对于静电敏感级度低的产品，他能导致其自身内部绝缘层的击穿。而且，对电子设备、电子产品也会造成干扰而导致误动作，从而导致元器件的内部烧伤或短路。

4 静电敏感产品的分级

静电敏感度是为定量描述不同元件的相对敏感程度进行敏感度分类。敏感层次分为多层次是为制定先进的ESD防护措施提供原始资料，这些措施用于对更敏感器件的广泛的防护。大部分敏感度试验都是以人体模型为根据以便使得结果与其它模型相关。根据国家标准《电子产品防静电放电控制大纲》的分级方法：静电敏感度介于0～1999V的元器件为1级；介于2000～3999V的元器件为2级；介于 4000～15999V的为3级；静电敏感度为16000V或16000V以上的元器件、组件和设备被认为是非静电敏感产品。一般所指的电子产品的防静电保护是针对1、2级敏感产品，在电子产品中所使用的薄膜电阻、半导体器件等一般都是静电敏感元件，使用中要选择最合适的静电敏感产品，选用恰当。为提供静电防护提供依据。

5 静电防护措施

在电子产品的操做中，要进行静电防护，首先要降低静电产生的可能性。尽可能的减少物体之间的相互摩擦。尽量不要让物体间频繁的接触或者分离。保持物体整洁，静电也不容易产生。对于带电的导体或者其绝缘的部分，可以采取金属屏蔽措施。对于较大的机器、设备来说，保护接地是防止静电作用的最有效的办法。然而，物体表面产生静电是不可避免的事情，不管物体是由于接触、传导产生静电，或者是感应产生的静电。消除静电的方法一般包含：（1）在电子器件内加入保护性线路，这种方法在高集成、高密度的集成电路中不易实现，且保护电路会对原电路造成干扰；（2）安装静电控制设备，此方法被广泛采用。最常见的是保护接地，将人体上的静电通过导体接地泄露给大地。手腕带是最常用的接地装置。手腕带将安全且有效地排走人身体上的静电荷，合理地发挥一个手腕带的作用需要合理地接触皮肤。一个脏的或松的手腕带可能保留着漏走的静电荷，使防静电控制失效皮肤干燥的工人必须擦拭防静电润手霜，使人体与手腕带之间达到更好释放静电的路径。导电的鞋类或脚接地可以被使用或补充手腕带不足。接地还包括工作台面接地，对接触大规模集成电路和敏感器件的工作台，一般铺一层静电橡胶，静电橡胶与防静电接地线相连以起到静电防护的作用。实验室静电保护还包括测量工具接地、防静电板接地，在计算机房实验室中，安全区内的地面应铺设防静电橡胶，泄露人体静电和防止摩擦等原因产生的静电。每块防静电板要有两个以上接地点以保证连接可靠。铺设完毕后用电阻仪测量对地电阻是否正常。采用静电屏蔽措施，静电敏感元件工作在静电场区域中时，用静电屏蔽袋保护敏感元器件不受静电场力的作用。

静电受环境的影响很大。实验室中要有防静电工作台、防静电电烙铁、台垫，再要求较高的实验室中，还必须地面铺设防静电地坪，对于操作人员应穿戴防静电工作服。防静电服。整个实验室湿度控制要合适，一般应大于65%，并适当的将室内温度提高。

6 静电防护的管理

实验室操作过程而言，应编写具体操作规范来确保静电保护有效实施。无关人员不得随意进入实验室，对所用的材料、工具等装进防静电塑料袋保存。

7 结束语

综上所述，防静电是个重要的工作，只有做好电子产品各个环节的静电防护工作，才能将静电的危害性降到最低。我们应充分认识到静电的危害，并重视静电防护的研究、探索和实际应用。

［1］孙可平.电子工业静电放电防护与控制技术[M].大连海事大学出版社,2007.