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1、电气安全技术第三章课件第1页，本讲稿共42页v你知道吗，你身上和你周围就带有很高的静你知道吗，你身上和你周围就带有很高的静电电压，几百伏、几千伏甚至几万伏。特别电电压，几百伏、几千伏甚至几万伏。特别是在干燥的季节当你脱衣服或用手去触摸金是在干燥的季节当你脱衣服或用手去触摸金属体时会产生电击感，此时你带静电达几千属体时会产生电击感，此时你带静电达几千伏至几万伏以上。伏至几万伏以上。v静电学静电学是十八世纪以前以库仑定律为基础建是十八世纪以前以库仑定律为基础建立起的以研究静止电荷及场作用规律的学科，立起的以研究静止电荷及场作用规律的学科，是物理学中电磁学的一个重要组成部分。是物理学中电磁学的一个重
2、要组成部分。第2页，本讲稿共42页v第三章第三章 静电及其防护静电及其防护v第一节第一节 静电及危害静电及危害v第二节第二节 静电防范静电防范第3页，本讲稿共42页v大约在公元前大约在公元前600600年的时候，希腊哲学家泰利斯就曾经叙述过年的时候，希腊哲学家泰利斯就曾经叙述过用毛织物摩擦过的琥珀具有一种能吸引轻小物体的能力，也用毛织物摩擦过的琥珀具有一种能吸引轻小物体的能力，也就是我们现在常说的静电起电现象。就是我们现在常说的静电起电现象。v到了到了16001600年，一位名叫威廉年，一位名叫威廉.吉尔伯特的英国学者对上吉尔伯特的英国学者对上述现象在深入研究后指出，用丝绸摩擦玻璃或许多其述现
3、象在深入研究后指出，用丝绸摩擦玻璃或许多其它物质同样也会观察到类似现象。它物质同样也会观察到类似现象。v为了区别直流电、交流电，人们通常把相对于观察者宏为了区别直流电、交流电，人们通常把相对于观察者宏观上不发生定向流动的电荷称为观上不发生定向流动的电荷称为静电静电。第4页，本讲稿共42页第一节第一节 静电及危害静电及危害v一、静电及其特点一、静电及其特点v1 1、静电、静电v静电放电（静电放电（-Electro Static Discharge-Electro Static Discharge）问题是本世纪中期以）问题是本世纪中期以来形成的以研究静电的产生与衰减、静电放电效应和电磁效应等的学科
4、。来形成的以研究静电的产生与衰减、静电放电效应和电磁效应等的学科。v当两种不同性质的物体相互摩擦或紧密接触后迅速剥离时，由于当两种不同性质的物体相互摩擦或紧密接触后迅速剥离时，由于它们对电子的吸引力大小各不相同，就会发生它们对电子的吸引力大小各不相同，就会发生电子转移电子转移。一物失去。一物失去部分电子而带正电，另一物部分电子而带正电，另一物获得获得部分电子而带负电。如果该物体与大部分电子而带负电。如果该物体与大地绝缘，则电荷无法泄漏，停留在物体的内部或表面呈相对静止状态，地绝缘，则电荷无法泄漏，停留在物体的内部或表面呈相对静止状态，这种这种电荷电荷就称静电。就称静电。第5页，本讲稿共42页一
5、、静电及其特点一、静电及其特点v日常生活中日常生活中,特别是在冬天特别是在冬天,我们常常会碰到这种现象我们常常会碰到这种现象:晚上脱衣服睡觉时晚上脱衣服睡觉时,黑暗中常听到噼噼啪啪的声响黑暗中常听到噼噼啪啪的声响,而且伴有蓝光而且伴有蓝光;见面握手见面握手,手指刚一接触到手指刚一接触到对方的手对方的手,会突然感到指尖刺痛会突然感到指尖刺痛,令人大惊令人大惊;早上起来梳头时早上起来梳头时,头发会经常头发会经常“飘飘”起来起来,越理越乱越理越乱;拉门把手、开水龙头时都会拉门把手、开水龙头时都会“触电触电”,时常发出啪啪时常发出啪啪的声响的声响,这就是发生在人体的静电。这就是发生在人体的静电。v人体
6、静电的存在影响着我们的生活、生产、工作等方方面面人体静电的存在影响着我们的生活、生产、工作等方方面面,所以所以我们深入探讨人体静电的知识我们深入探讨人体静电的知识,以防止人体静电带来的损害以防止人体静电带来的损害,有着重有着重要的现实意义。要的现实意义。第6页，本讲稿共42页v因为大多数损害发生在人的感觉以下因为大多数损害发生在人的感觉以下,因为人体对静电放电的感知因为人体对静电放电的感知电压约为电压约为3 3，而许多电子元件在几百伏甚至几十伏时就会损坏，通常，而许多电子元件在几百伏甚至几十伏时就会损坏，通常电子器件被损坏后没有明显的界限，把元件安装在电子器件被损坏后没有明显的界限，把元件安装
7、在PCBPCB上以后再检上以后再检测，结果出现很多问题，分析也相当困难。测，结果出现很多问题，分析也相当困难。v特别是潜在损坏，即使用精密仪器也很难测量出其性能有明显特别是潜在损坏，即使用精密仪器也很难测量出其性能有明显的变化，所以很都电子工程师和设计人员都怀疑的变化，所以很都电子工程师和设计人员都怀疑ESDESD，近年但，近年但实验证实，这种潜在损坏在一定时间以后，电子产品的可靠性实验证实，这种潜在损坏在一定时间以后，电子产品的可靠性明显下降。明显下降。第7页，本讲稿共42页2、静电的特点、静电的特点v设备或人体上的静电最高可达数万伏为至数十万伏设备或人体上的静电最高可达数万伏为至数十万伏,
8、要正要正常操作条件下也常达数百至数千伏常操作条件下也常达数百至数千伏,人体由於自身的动作人体由於自身的动作及与其它物体的接触及与其它物体的接触分离、磨擦或感应等因素分离、磨擦或感应等因素,可以带可以带上几千伏甚至上万伏的静电上几千伏甚至上万伏的静电.静电是正、负电荷在局部范静电是正、负电荷在局部范围内失去平衡的结果围内失去平衡的结果.它是一种电能它是一种电能,留存在物体表现。留存在物体表现。v1.高电位：可达数万至数十万伏，操作时常达数百和高电位：可达数万至数十万伏，操作时常达数百和数千伏（人通常对数千伏（人通常对3.5KV以下静电不易感觉到）以下静电不易感觉到）v2.低电量：静电流多为微安级
9、（尖端放电例外）低电量：静电流多为微安级（尖端放电例外）v3.绝缘体上的静电消失很慢绝缘体上的静电消失很慢.4.作用时间短：微秒作用时间短：微秒v5.受环境影响大：特别是湿度，湿度上升则静电积累受环境影响大：特别是湿度，湿度上升则静电积累减少，静电压下降，如下表。减少，静电压下降，如下表。第8页，本讲稿共42页表一表一:人体运动产生的静电人体运动产生的静电v人体运动方式人体运动方式静电电压静电电压(V)v相对湿度相对湿度10%-20%相对湿度相对湿度65%-90%v在地毯上行走在地毯上行走35,0001,500v在乙烯地板上行走在乙烯地板上行走12,000250v在工作台上工作在工作台上工作6
10、,000100v乙烯基包装产品乙烯基包装产品7,000600v从工作台上检起聚乙烯从工作台上检起聚乙烯20,0001,200v坐在带有垫子的操作台上坐在带有垫子的操作台上18,0001,500v从上面的表格可以看出从上面的表格可以看出:在不同的相对湿度下在不同的相对湿度下,相同的运动方式产生的相同的运动方式产生的静电电压相差一个数量级静电电压相差一个数量级第9页，本讲稿共42页v随着微电子工业制造技术的飞速发展，集成电路的集成随着微电子工业制造技术的飞速发展，集成电路的集成度不断提高，采用度不断提高，采用 0.1 50.25mm 0.1 50.25mm制造工艺的制造工艺的CMOSCMOS和和G
11、aAsGaAs（砷化镓）器件被广泛使用，其耐击穿电压下限通（砷化镓）器件被广泛使用，其耐击穿电压下限通常只有常只有50V100V50V100V。v有着更高集成度的超高速、高频有着更高集成度的超高速、高频ICIC器件，采用了特殊器件，采用了特殊的制造工艺，如薄膜技术、浅的制造工艺，如薄膜技术、浅PNPN结、结、GaAsGaAs材料、微小材料、微小封装等，其对封装等，其对ESDESD、电浪涌、机械应力、热应力等更为、电浪涌、机械应力、热应力等更为敏感，有的敏感，有的VMOSVMOS器件耐压只有器件耐压只有30V30V。v这就给含有上述静电敏感器件产品的生产制造过程提这就给含有上述静电敏感器件产品的
12、生产制造过程提出了更严格的静电防护要求。出了更严格的静电防护要求。第10页，本讲稿共42页二、静电的产生二、静电的产生v静电的产生静电的产生物质都是由分子组成，分子是由原子组成，原子中有带物质都是由分子组成，分子是由原子组成，原子中有带负电的电子和带正电荷的质子组成。负电的电子和带正电荷的质子组成。v在正常状况下，一个原子的质子数与电子数量相同，正负平在正常状况下，一个原子的质子数与电子数量相同，正负平衡，所以对外表现出不带电的现象。衡，所以对外表现出不带电的现象。v但是电子环绕于原子核周围，一经外力即脱离轨道，但是电子环绕于原子核周围，一经外力即脱离轨道，离开原来的原子核而侵入其他的原子离开
13、原来的原子核而侵入其他的原子B，A原子因缺原子因缺少电子数而带有正电现象，称为阳离子、少电子数而带有正电现象，称为阳离子、B原子因增原子因增加电子数而呈带负电现象，称为阴离子。加电子数而呈带负电现象，称为阴离子。第11页，本讲稿共42页v造成不平衡电子分布的原因即是电子受外力而脱离轨道，这个造成不平衡电子分布的原因即是电子受外力而脱离轨道，这个外力包含各种能量外力包含各种能量(如动能、位能、热能、化学能如动能、位能、热能、化学能等等)在日在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电。静电。v当两个不同的物体相互接触时就会使
14、得一个物体失去一些电荷如电子当两个不同的物体相互接触时就会使得一个物体失去一些电荷如电子转移到另一个物体使其带正电，而另一个体得到一些剩余电子的物体转移到另一个物体使其带正电，而另一个体得到一些剩余电子的物体而带负电。若在分离的过程中电荷难以中和，电荷就会积累使物体带而带负电。若在分离的过程中电荷难以中和，电荷就会积累使物体带上静电。所以物体与其它物体接触后分离就会带上静电。上静电。所以物体与其它物体接触后分离就会带上静电。v通常在从一个物体上剥离一张塑料薄膜时就是一种典型的通常在从一个物体上剥离一张塑料薄膜时就是一种典型的“接触分离接触分离”起起电，在日常生活中脱衣服产生的静电也是电，在日常
15、生活中脱衣服产生的静电也是“接触分离接触分离”起电。起电。第12页，本讲稿共42页v静电的产生方式静电的产生方式v摩擦、接触（传导）、分离、感应、冲流、辐射、压电、温摩擦、接触（传导）、分离、感应、冲流、辐射、压电、温差、电解等都可能产生静电差、电解等都可能产生静电v固体、液体、粉末流体都可能产生静电固体、液体、粉末流体都可能产生静电v因为气体也是由分子、原子组成，当空气流动时分子、因为气体也是由分子、原子组成，当空气流动时分子、原子也会发生原子也会发生“接触分离接触分离”而起电。所以在我们的周围而起电。所以在我们的周围环境甚至我们的身上都会带有不同程度的静电，当静电环境甚至我们的身上都会带有
16、不同程度的静电，当静电积累到一定程度时就会发生放电。积累到一定程度时就会发生放电。v静电产生的基本过程可归纳为：接触静电产生的基本过程可归纳为：接触电荷电荷转移转移偶电偶电层形成层形成电荷分离电荷分离第13页，本讲稿共42页v摩擦静电序列摩擦静电序列v（正极）（正极）:空气空气人手人手石棉石棉兔毛兔毛玻璃玻璃云母云母人发人发尼龙尼龙羊毛羊毛铅铅丝绸丝绸铝铝纸纸棉花棉花钢铁钢铁木木琥珀琥珀蜡蜡硬橡胶硬橡胶镍、铜镍、铜黄铜、银黄铜、银金、铂金、铂硫黄硫黄人造丝人造丝聚酯聚酯赛璐珞赛璐珞奥奥轮轮聚氨酯聚氨酯聚乙稀聚乙稀聚丙稀聚丙稀聚氯乙稀聚氯乙稀(PVC)二氧化硅二氧化硅聚四氟聚四氟乙稀乙稀:（负极
17、）（负极）v上述任意两种介质摩擦后前者带正电，后者带负电，且相距较远的两种上述任意两种介质摩擦后前者带正电，后者带负电，且相距较远的两种介质通常比相距较近的两种介质所产生的摩擦电量大。但也不是绝对的，介质通常比相距较近的两种介质所产生的摩擦电量大。但也不是绝对的，与材料表面清洁程度、环境条件、接触压力、光洁程度、表面大小、分离与材料表面清洁程度、环境条件、接触压力、光洁程度、表面大小、分离速度等有关。速度等有关。第14页，本讲稿共42页v当液体流动时，流动层的带电粒子随液体流动形成流动当液体流动时，流动层的带电粒子随液体流动形成流动电流，异性带电粒子留在管道中，如管道接地则流入大电流，异性带电
18、粒子留在管道中，如管道接地则流入大地，流动的电荷形成电流。稳态时，带电粒子不断被流地，流动的电荷形成电流。稳态时，带电粒子不断被流动液体所带走，固定层电荷经接地管道而被中和，此现动液体所带走，固定层电荷经接地管道而被中和，此现象有点像电解。象有点像电解。v不同的亲和力，扩散与液体流动的综合作用取代了电解不同的亲和力，扩散与液体流动的综合作用取代了电解中的电场作用。中的电场作用。v影响电量大小与极性的因素有：影响电量大小与极性的因素有：1、液体种类及特性；、液体种类及特性；2、管道材料及表面光滑度；管道材料及表面光滑度；3、流速、温度、含水量和空气、流速、温度、含水量和空气、混合物及杂质微粒。混
19、合物及杂质微粒。第15页，本讲稿共42页v静电产生的方式静电产生的方式v1.摩擦生电摩擦生电:v如阳离子失去电子而带负电如阳离子失去电子而带负电,阴离子获得电子而带正电阴离子获得电子而带正电.v2.剥离生电剥离生电:v剥离前电性呈阳性的物质剥离后带正电剥离前电性呈阳性的物质剥离后带正电,剥离前电性呈阴性的物质剥离前电性呈阴性的物质剥离后带负电剥离后带负电.v3.感应带电感应带电:v接近带电物体时接近带电物体时,接近正极带电的物体接近正极带电的物体,金属表面负极会被感应金属表面负极会被感应.也就也就容易产生高电位参低电位接触放电的过程容易产生高电位参低电位接触放电的过程.v同时也告诉我们要消除这
20、种现象的方法就是实现零电位差同时也告诉我们要消除这种现象的方法就是实现零电位差.第16页，本讲稿共42页v人体是最主要的静电源之一人体是最主要的静电源之一v人体的活动使部分机械能转换为电能，每日耗热量：人体的活动使部分机械能转换为电能，每日耗热量：4.18107J10KWh，瞬间放电功率达，瞬间放电功率达90KW。v人体对地电阻主要由鞋、袜、地面决定人体对地电阻主要由鞋、袜、地面决定v人体等效电容：人体等效电容：100PF（电容有充放电效应）（电容有充放电效应）v人体等效电阻：人体等效电阻：1KW(1.5KW)v安全静电电压：安全静电电压：100V（国标（国标SJ/T1063095）。）。第1
21、7页，本讲稿共42页v静电的可利用之处：力学效应静电的可利用之处：力学效应 异性相吸，同性异性相吸，同性相斥相斥 v 静电吸附特性已被静电吸附特性已被 广泛用于静电成像、复印、喷涂、广泛用于静电成像、复印、喷涂、植绒、除尘等实践中。植绒、除尘等实践中。第18页，本讲稿共42页第19页，本讲稿共42页三、静电的危害三、静电的危害v1、静电火花引起燃烧爆炸、静电火花引起燃烧爆炸v如果在接地良好的导体上产生静电后，静电会很如果在接地良好的导体上产生静电后，静电会很快泄漏到大地中，但如果是绝缘体上产生静电，则电快泄漏到大地中，但如果是绝缘体上产生静电，则电荷会越聚越多，形成很高的电位。荷会越聚越多，形
22、成很高的电位。v当带电体与不带电体或静电电位很低的物体接近时，如当带电体与不带电体或静电电位很低的物体接近时，如电位差达到电位差达到300V以上，就会发生放电现象，并产生火花。以上，就会发生放电现象，并产生火花。v静电放电的火花能量达到或大于周围可燃物的最小点火能静电放电的火花能量达到或大于周围可燃物的最小点火能量，而且可燃物在空气中的浓度或含量也已在爆炸极限范量，而且可燃物在空气中的浓度或含量也已在爆炸极限范围以内时，就能立即引起燃烧或爆炸。围以内时，就能立即引起燃烧或爆炸。第20页，本讲稿共42页v实践证明由橡胶带、皮革或合成材料制成的传动皮带实践证明由橡胶带、皮革或合成材料制成的传动皮带
23、与皮带轮或导向轮间发生摩擦和接触分离时，不论皮与皮带轮或导向轮间发生摩擦和接触分离时，不论皮带轮或导向轮是用非金属材料制成的还是金属材料制带轮或导向轮是用非金属材料制成的还是金属材料制成的，都会在皮带和轮子上产生等量异号的静电电荷。成的，都会在皮带和轮子上产生等量异号的静电电荷。v在橡胶、塑料、造纸、纤维等行业生产中的静电有时可高在橡胶、塑料、造纸、纤维等行业生产中的静电有时可高达几万伏甚至十几万伏，如不采取适当消除措施，则很容达几万伏甚至十几万伏，如不采取适当消除措施，则很容易导致电击和火灾。易导致电击和火灾。第21页，本讲稿共42页v2 2、电击、电击v人在活动过程中，由于衣着等固体物质的
24、接触和分离人在活动过程中，由于衣着等固体物质的接触和分离及人体接近带电体产生静电感应，均可产生静电。及人体接近带电体产生静电感应，均可产生静电。v当人体与其它物体之间发生放电时，人即遭到电击。因为当人体与其它物体之间发生放电时，人即遭到电击。因为这种电击是通过放电造成的，所以电击时人的感觉与放电这种电击是通过放电造成的，所以电击时人的感觉与放电能量有关，也就是说静电电击严重程度决定于人体电容的能量有关，也就是说静电电击严重程度决定于人体电容的大小和人体电压的高低。大小和人体电压的高低。v由于静电能量较小，所以生产过程中产生的静电所引起的由于静电能量较小，所以生产过程中产生的静电所引起的电击不会
25、对人体产生直接危害，但人体可能因电击坠落或电击不会对人体产生直接危害，但人体可能因电击坠落或摔倒而造成所谓的二次事故。电击还可能使工作人员精神摔倒而造成所谓的二次事故。电击还可能使工作人员精神紧张，妨碍工作。紧张，妨碍工作。第22页，本讲稿共42页v3 3、妨碍生产、妨碍生产v在某些生产过程中，如不消除静电，将会妨碍生产或降低产品质量。在某些生产过程中，如不消除静电，将会妨碍生产或降低产品质量。v随着涤纶、腈纶和锦纶等合成纤维的应用，静电问题变得十随着涤纶、腈纶和锦纶等合成纤维的应用，静电问题变得十分突出。例如，在抽丝过程中，每根丝都要从直径百分之几毫米分突出。例如，在抽丝过程中，每根丝都要从
26、直径百分之几毫米的小孔挤出，产生较多静电，由于静电电场力的作用，使丝飘动、的小孔挤出，产生较多静电，由于静电电场力的作用，使丝飘动、粘合、纠结等，妨碍工作。粘合、纠结等，妨碍工作。v在粉体加工行业，生产过程中产生的静电除带来火灾爆炸危险外，在粉体加工行业，生产过程中产生的静电除带来火灾爆炸危险外，还会降低生产效率，影响产品质量。例如，粉体筛分时，由于静还会降低生产效率，影响产品质量。例如，粉体筛分时，由于静电电场力的作用而吸附细微的粉末，使筛目变小，降低生产效率。电电场力的作用而吸附细微的粉末，使筛目变小，降低生产效率。在塑料和橡胶行业，由于制品和辊轴的摩擦及制品的挤压和拉伸，在塑料和橡胶行业
27、，由于制品和辊轴的摩擦及制品的挤压和拉伸，会产生较多静电，如果不能迅速消散会吸附大量灰尘。会产生较多静电，如果不能迅速消散会吸附大量灰尘。第23页，本讲稿共42页v4、对电子设备的危害、对电子设备的危害v现在各类数码产品的功能越来越强大，而电路板却越来越小，集成度越来现在各类数码产品的功能越来越强大，而电路板却越来越小，集成度越来越高。并都或多或少的装有部分接口用于人机交互，这样就存在着人体静越高。并都或多或少的装有部分接口用于人机交互，这样就存在着人体静电放电的电放电的ESD问题。一般数码产品中产生问题。一般数码产品中产生ESD的部位有：的部位有：USB接口、接口、HDMI接口、接口、IEE
28、E1394接口、天线接口、接口、天线接口、VGA接口、接口、DVI接口、按键电路、接口、按键电路、SIM卡、耳机及其他各类数据传输接口。卡、耳机及其他各类数据传输接口。vESD可能会造成产品工作异常、死机，甚至损坏并引发其他的安全问可能会造成产品工作异常、死机，甚至损坏并引发其他的安全问题。所以在产品上市之前，国内或国外检测部门都要求进行题。所以在产品上市之前，国内或国外检测部门都要求进行ESD和其它和其它浪涌冲击的测试。其中接触放电需要达到浪涌冲击的测试。其中接触放电需要达到8kV，空气放电需要达到，空气放电需要达到15kV，这就对，这就对ESD的设计提出了较高的要求。的设计提出了较高的要求
29、。第24页，本讲稿共42页v静电静电对电子设备对电子设备损伤的两种失效形式损伤的两种失效形式 v(1)(1)硬损伤：又称硬损伤：又称“突发性完全失效突发性完全失效”、“一次性损坏一次性损坏”，约，约占占10%10%v表现为器件电参数突然劣化，失去原有功能。主要原因是静电表现为器件电参数突然劣化，失去原有功能。主要原因是静电放电造成过压使得介质被击穿，或过流使得内部电路金属导线放电造成过压使得介质被击穿，或过流使得内部电路金属导线熔断、硅片局部融化等。熔断、硅片局部融化等。v硬损伤可通过常规的性能测试手段及时发现，相对软失效而言危害要硬损伤可通过常规的性能测试手段及时发现，相对软失效而言危害要小
30、得多。小得多。v它曾使得电子工业年损失达上百亿美元，这还不包括潜在的损失。它曾使得电子工业年损失达上百亿美元，这还不包括潜在的损失。第25页，本讲稿共42页v(2)(2)软损伤：又称软损伤：又称“潜在性缓慢失效潜在性缓慢失效”、“多次损伤累积后失效多次损伤累积后失效”，约占约占90%90%。日本。日本ICIC生产中的不合格器件有生产中的不合格器件有45%45%是由静电造成的。是由静电造成的。v受到软损伤的器件，虽然当时各类电参数仍合格，然而其使用受到软损伤的器件，虽然当时各类电参数仍合格，然而其使用寿命却大大缩短了。含有这些器件的产品或系统，可靠性变差，寿命却大大缩短了。含有这些器件的产品或系
31、统，可靠性变差，可能会在后续过程中（直至最终用户）继续遭受可能会在后续过程中（直至最终用户）继续遭受ESDESD软损伤或其软损伤或其它过应力损伤积累而过早地失效。它过应力损伤积累而过早地失效。v由于软损伤是潜在的，运用目前的技术还很难证明或检测出来，特别由于软损伤是潜在的，运用目前的技术还很难证明或检测出来，特别是器件被装入整机产品之后，因此具有更大的危害性。这些产品流入是器件被装入整机产品之后，因此具有更大的危害性。这些产品流入市场后的维护成本和造成的其它损失，将比在生产中发生的直接损失市场后的维护成本和造成的其它损失，将比在生产中发生的直接损失要放大几十甚至上百倍！要放大几十甚至上百倍！第
32、26页，本讲稿共42页5、静电对航天业的危害v在航天工业，静电放电造成火箭和卫星发射失在航天工业，静电放电造成火箭和卫星发射失败，干扰航天飞行器的运行。败，干扰航天飞行器的运行。v第一艘阿波罗载人宇宙飞船，由于静电放电第一艘阿波罗载人宇宙飞船，由于静电放电(ESD)(ESD)导致火灾和爆炸，三名宇航名全部丧生。导致火灾和爆炸，三名宇航名全部丧生。第27页，本讲稿共42页v6 6、静电对经济造成的损失、静电对经济造成的损失v工业领域的有关专家曾作过估计，由于静电所造成的平均产品损失工业领域的有关专家曾作过估计，由于静电所造成的平均产品损失大约在大约在833%833%之间在石化工业，美国从之间在石
33、化工业，美国从19601960年到年到19751975年由于静电引起年由于静电引起的火灾爆炸事故达的火灾爆炸事故达116116起。起。8888年美国因年美国因ESDESD影响损失影响损失5050亿美元。亿美元。v19691969年底在不到一个月的时间内荷兰、挪威、英国三艘年底在不到一个月的时间内荷兰、挪威、英国三艘2020万吨超级万吨超级油轮洗舱时产生的静电引起相继发生爆炸以后引起了世界科学家对油轮洗舱时产生的静电引起相继发生爆炸以后引起了世界科学家对静电防护的关注。静电防护的关注。v我国近年来在石化企业曾发生我国近年来在石化企业曾发生3030多起较大的静电事故多起较大的静电事故,其中损失达百
34、其中损失达百万元以上的有数起。例如上海某石化公司的万元以上的有数起。例如上海某石化公司的20002000米米3 3甲苯罐甲苯罐,山东某山东某石化公司的胶渣罐石化公司的胶渣罐,抚顺某石化公司的航煤罐等都因静电造成了严抚顺某石化公司的航煤罐等都因静电造成了严重火灾爆炸事故。二次世界大战后许多工业发达国家都建立了静电重火灾爆炸事故。二次世界大战后许多工业发达国家都建立了静电研究机构。研究机构。第28页，本讲稿共42页v7 7、损伤实例：、损伤实例：v1 1、Motorola MOSMotorola MOS大规模集成电路大规模集成电路CPUCPU，老化，老化1111周。周。开始未采用导电盒放置，拒收率
35、为开始未采用导电盒放置，拒收率为40104010 n n，但从，但从四周后用镀镍盒放置，则降为四周后用镀镍盒放置，则降为15101510 n n，此实验跟，此实验跟踪踪7 7个多星期，平均为个多星期，平均为18101810 n n。v2 2、国内某厂生产、国内某厂生产CMOSCMOS电路筛选入库后，抽检发现有电路筛选入库后，抽检发现有5%5%失效率，失效率模式为输入漏电流增大。经分析与失效率，失效率模式为输入漏电流增大。经分析与ESDESD有关，该厂生产的有关，该厂生产的CMOSCMOS电路在测试前后都放置在普通塑电路在测试前后都放置在普通塑料盒内，塑料上的静电荷传递给料盒内，塑料上的静电荷传
36、递给CMOSCMOS电路。在测试过程电路。在测试过程中，当器件接触人体或桌面上的接地金属时就会引起放中，当器件接触人体或桌面上的接地金属时就会引起放电，导致电，导致ESDESD损伤而失效，后来采用一系列损伤而失效，后来采用一系列ESDESD措施、改措施、改为防静电盒，现象消失。为防静电盒，现象消失。第29页，本讲稿共42页静电平均损失报告v描述描述最小损失最小损失最大损失最大损失估计平均损失估计平均损失v制造商制造商4%97%16-22%v分包商分包商3%70%9-15%v承包商承包商2%35%8-14%v用户用户5%70%27-33%第30页，本讲稿共42页v8 8.PC.PC 常见静电敏感
37、元器件常见静电敏感元器件v1.1.微机结构中的板卡类均为静电敏感元件微机结构中的板卡类均为静电敏感元件;如主板如主板,网卡网卡,扩展卡等扩展卡等v2.2.硬盘硬盘v3.3.软驱软驱v4.4.光驱，如：光驱，如：CD-ROMCD-ROM和和DVD-ROMDVD-ROMv5.CPU5.CPUv6.6.调制解调器：调制解调器：Modem Modem v7.7.内存条内存条v8.LCD8.LCD第31页，本讲稿共42页v9、静电对老年人身体健康的影响、静电对老年人身体健康的影响v由于老年人的皮肤相对比年轻人干燥以及老年人心血管系统由于老年人的皮肤相对比年轻人干燥以及老年人心血管系统的老化、抗干扰能力减
38、弱等因素，因此老年人更容易受静电的老化、抗干扰能力减弱等因素，因此老年人更容易受静电的影响。的影响。v心血管系统本来就有各种病变的老年人，静电更会使病情加心血管系统本来就有各种病变的老年人，静电更会使病情加重或诱发室性早搏等心律失常。过高的静电还常常使人焦躁重或诱发室性早搏等心律失常。过高的静电还常常使人焦躁不安、头痛、胸闷、呼吸困难、咳嗽。不安、头痛、胸闷、呼吸困难、咳嗽。第32页，本讲稿共42页第二节第二节静电防范静电防范v一、影响静电的因素一、影响静电的因素v1 1、材料和杂质的影响、材料和杂质的影响v材料的电阻率，包括固体材料的表面电阻率对于静电泄露有很大影响。材料的电阻率，包括固体材
39、料的表面电阻率对于静电泄露有很大影响。电阻率小，不易积累静电。杂质对静电有很大影响，一般杂质有增加静电阻率小，不易积累静电。杂质对静电有很大影响，一般杂质有增加静电的趋势。电的趋势。v2 2、工艺设备和工艺参数的影响、工艺设备和工艺参数的影响v接触面积越大，双电层正负电荷越多，产生静电越多。管道内壁粗糙、接触面积越大，双电层正负电荷越多，产生静电越多。管道内壁粗糙、管道愈奋蹄草料不同时，产生的静电多。管道愈奋蹄草料不同时，产生的静电多。v3 3、环境条件的影响、环境条件的影响v潮湿程度影响材料的导电性和保持静电荷的能力。当油料或粉体料由管潮湿程度影响材料的导电性和保持静电荷的能力。当油料或粉体
40、料由管道进入罐体时，由于电容值的改变，使得静电电压升高。道进入罐体时，由于电容值的改变，使得静电电压升高。第33页，本讲稿共42页二、防止静电的意义v消除静电引起的破坏消除静电引起的破坏,具有下列优点具有下列优点:v1.1.提高产品的合格率提高产品的合格率.v2.2.减少总成本减少总成本.v3.3.减少现场失效减少现场失效.v4.4.提高产品质量和可靠性提高产品质量和可靠性.v5 5.保证人身安全保证人身安全.第34页，本讲稿共42页三、静电的预防措施v静电控制的主要措施有：静电的泄漏和耗散、静电中和、静电屏蔽与接地、静电控制的主要措施有：静电的泄漏和耗散、静电中和、静电屏蔽与接地、增湿等增湿
41、等 。工业治造过程中，因作业环境、程序及材料的不同，所实施的静。工业治造过程中，因作业环境、程序及材料的不同，所实施的静电危害防治方法亦会有所不同。选用时必须考量现场治程环境、条件与限电危害防治方法亦会有所不同。选用时必须考量现场治程环境、条件与限治，甚至经费、管理系统与人力素质等因素。治，甚至经费、管理系统与人力素质等因素。v1.1.消除工作区域的静电消除工作区域的静电.减少或消除静电产生的过程、维持过程和材料处减少或消除静电产生的过程、维持过程和材料处于等电势等于等电势等 v2.2.使元件和流水线免于静电场的干扰使元件和流水线免于静电场的干扰.v做好做好ESDESD防护设计：器件选型、合理
42、布线、设计保护电路等防护设计：器件选型、合理布线、设计保护电路等 v使静电荷泻放与中和：使用静电导体、接地、电离器来泻放与中和静电使静电荷泻放与中和：使用静电导体、接地、电离器来泻放与中和静电 ，使用防静电材料包装和储运，使用防静电材料包装和储运 第35页，本讲稿共42页v3 3、人体静电防护、人体静电防护人体是最普遍存在的静电危害源。对于静电来说，人体是导体，所人体是最普遍存在的静电危害源。对于静电来说，人体是导体，所以可以对人体采取接地的措施。以可以对人体采取接地的措施。v（1 1）.使用防静电地面使用防静电地面/防静电鞋防静电鞋/袜（静电从脚导到大地）袜（静电从脚导到大地）通过脚穿防静电
43、性地面、地垫、地毯，人员穿上防静电鞋袜，形通过脚穿防静电性地面、地垫、地毯，人员穿上防静电鞋袜，形成组合接地。成组合接地。v（2 2）.佩戴防静电腕带并接地（静电从手导到大地）通过手用以佩戴防静电腕带并接地（静电从手导到大地）通过手用以泄放人体的静电。它由防静电松紧带、活动按扣、弹簧软线保泄放人体的静电。它由防静电松紧带、活动按扣、弹簧软线保护电阻及插头或夹头组成。松紧带的内层用防静电纱线编织，外护电阻及插头或夹头组成。松紧带的内层用防静电纱线编织，外层用普通纱线编织。层用普通纱线编织。v上述两项措施都是实用而有效的，应视不同的场合选择使用上述两项措施都是实用而有效的，应视不同的场合选择使用
44、第36页，本讲稿共42页v4 4.接地法接地法:用以保证操作员用以保证操作员,设备和零部件接地的方式来消除静电设备和零部件接地的方式来消除静电.接接地可以防止静电的积累和形成静电电压地可以防止静电的积累和形成静电电压.v静电危害防治方法中，接地是最有效且经济的方法。治程中因摩擦、静电危害防治方法中，接地是最有效且经济的方法。治程中因摩擦、感应或传导等方式产生静电，若电荷蓄积在对地绝缘的金属设备、感应或传导等方式产生静电，若电荷蓄积在对地绝缘的金属设备、导电性产品或人员身体上，则蓄积的电荷会在一次放电中将能量释导电性产品或人员身体上，则蓄积的电荷会在一次放电中将能量释放。此类静电放电为发生静电危
45、害事故之主要原因。放。此类静电放电为发生静电危害事故之主要原因。v其防治方法就是将所有具导电性的对象实施接地，并保持低的接其防治方法就是将所有具导电性的对象实施接地，并保持低的接地电阻，将蓄积在金属设备、导电性产品或人员身体上的电荷迅地电阻，将蓄积在金属设备、导电性产品或人员身体上的电荷迅速向大地散逸，以避免发生静电危害事故。速向大地散逸，以避免发生静电危害事故。第37页，本讲稿共42页v5 5、增加作业环境中空气的相对湿度，在目前传统产业的治程、增加作业环境中空气的相对湿度，在目前传统产业的治程中亦是常见的静电危害防治方法。在高湿度（中亦是常见的静电危害防治方法。在高湿度（R.H.65 R.
46、H.65）环境中，若物质表面具亲水性，则容易吸附空气中的水份，环境中，若物质表面具亲水性，则容易吸附空气中的水份，进而降低物质的表面电阻值，增加电荷散逸的速率，将电荷进而降低物质的表面电阻值，增加电荷散逸的速率，将电荷蓄积程度降至最低。这类物质包括棉、纸及醋酸纤维素等。蓄积程度降至最低。这类物质包括棉、纸及醋酸纤维素等。v工厂治程中通常会采用加湿器、地面洒水、或水蒸气喷出等工厂治程中通常会采用加湿器、地面洒水、或水蒸气喷出等方法，增加作业环境中空气的相对湿度。方法，增加作业环境中空气的相对湿度。若物质表面为非亲若物质表面为非亲水性，则不易吸附空气中的水份，致无法降低物质的表面电水性，则不易吸附
47、空气中的水份，致无法降低物质的表面电阻值，因此不能增加电荷散逸的速率。阻值，因此不能增加电荷散逸的速率。第38页，本讲稿共42页v6 6、静电消除器、静电消除器 v利用高压电在空气中产生带电离子。由于异性电荷会互相吸利用高压电在空气中产生带电离子。由于异性电荷会互相吸引而中和，离子可中和带静电物体的电荷，使其电荷蓄积程引而中和，离子可中和带静电物体的电荷，使其电荷蓄积程度降至最低，因此不会发生静电放电。静电消除器大致可分度降至最低，因此不会发生静电放电。静电消除器大致可分为被动式、主动式及辐射源式等三种。选择静电消除器时，为被动式、主动式及辐射源式等三种。选择静电消除器时，必须考量作业环境因素
48、才能发挥最大的静电消除效果。必须考量作业环境因素才能发挥最大的静电消除效果。v一般而言，静电消除器架设位置应接近带静电物体而远离一般而言，静电消除器架设位置应接近带静电物体而远离接地金属对象，以发挥最大的静电消除效果。此外，需注接地金属对象，以发挥最大的静电消除效果。此外，需注意因电离所产生臭氧的工业卫生问题，以及高压电源与带意因电离所产生臭氧的工业卫生问题，以及高压电源与带电体产生短路及放电所引发的工业安全问题。电体产生短路及放电所引发的工业安全问题。第39页，本讲稿共42页v7 7、抗静电材料、抗静电材料v物质所蓄积的静电会经传导路径向大地散逸。若传导路物质所蓄积的静电会经传导路径向大地散
49、逸。若传导路径为绝缘性材料（导电性低）则静电散逸率低，若传导径为绝缘性材料（导电性低）则静电散逸率低，若传导路径为导电性材料（导电性高）则静电散逸率高。物质路径为导电性材料（导电性高）则静电散逸率高。物质的表面电阻系数小于的表面电阻系数小于10101111/m2/m2或体积电阻系数小于或体积电阻系数小于10101010 mm，即可避免物质蓄积过量的静电。该类物质称为抗，即可避免物质蓄积过量的静电。该类物质称为抗静电材料。静电材料。v但在含易燃性物质的作业场所中，则抗静电材料的表面电但在含易燃性物质的作业场所中，则抗静电材料的表面电阻系数需小于阻系数需小于10108 8/m/m2 2或体积电阻系
50、数需小于或体积电阻系数需小于10106 6 m m。对于工业治程中使用的各种材料，可经由下列方法使之对于工业治程中使用的各种材料，可经由下列方法使之成为抗静电材料：物质本身具有抗静电能力（如：棉、成为抗静电材料：物质本身具有抗静电能力（如：棉、木材、纸及土壤等）、在绝缘材料的表面涂布抗静电物木材、纸及土壤等）、在绝缘材料的表面涂布抗静电物质（如碳粉、抗静电剂等）、在绝缘材料治造过程中加质（如碳粉、抗静电剂等）、在绝缘材料治造过程中加入导电或抗静电物质（如碳粉、金属、抗静电剂、导电入导电或抗静电物质（如碳粉、金属、抗静电剂、导电性纤维等）。性纤维等）。第40页，本讲稿共42页v8 8.注意事项注