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技術與研發
  • 如何解決靜電放電對電子設備産生影響問題
  • Author:互联网   Count:104 AddTime:2012-07-31
  • 以人體走過地毯然後接觸鍵盤爲例建立的靜電放電事件的模型例子來討論靜電放電的影響來得出的結論具有一般性。解決靜電放電問題要從系統的角度考慮問題。我們把建立的靜電放電模型是將鍵盤看成一個單獨的模塊,具有集中的電容、電感和電阻。實際上,這個模塊往往是一個殼體,殼體內有鍵盤的開關和電直接影响键盘系统内的电子器件。

     靜電場的強度取決于充電物體上的電荷數量,和與其它電荷量不同的物體之間的距離。人體上的電壓通常會達到8-10kV。有時電壓會更高,達到12-15kV。許多文獻上稱,人體的電壓可以達到30kV。但這是假設身體的最小輝光放電放電半徑爲1厘米。實際上,人體上許多部位的半徑小于1厘米,因此在通常條件下是不會出現這種電壓的。人體上的最高電壓應該是20kV。(衣服、頭發或鞋上會有更多的電荷,因爲這些物質導電性較差,因此受電暈的影響較小)

      在本例中,當人的手指接近鍵盤時,手指上的靜電場會引起介電物質的極化和鍵盤內電荷的重新分布。導體內的電荷重新分布會加劇介電物質的機化,甚至強度會達到將介質擊穿的程度。這種現象在集成電路中尤爲普遍,因爲集成電路中的介質層很薄。

      雖然靜電場本身會造成問題,但放電的後果更嚴重,因爲這有直接注入電荷的效應。這時,原來存在于人體與設備之間的能量會轉移到IC這類內部器件之間。在這些強電場的作用下,芯片會被擊穿而損壞。擊穿發生後,伴隨著電荷的重新分布,會有較大的電流,這個電流會燒毀鍵盤內的電子器件。。

      解決電荷注入問題的一個方法是在人體和電子器件之間放置一塊絕緣屏障。只要這個屏障不被擊穿,就不會發生放電。另一個方法是在人體與器件之間放置一塊金屬擋板。當然,這個金屬擋板與器件之間必須有良好的絕緣,使它與器件之間不會發生放電。這時,靜電放電事件是向金屬板注入電荷,而不是器件。無論使用哪種屏障,靜電場的問題都不能解決。使用金屬擋板時的不同點是,當放電發生後,電場是在擋板和器件之間,而不是在人體和器件之間。要徹底解決靜電場的問題和電荷注入問題,必須將系統(包括電纜)完全包圍起來,或者將金屬擋板接地。當金屬板與大地連接後,金屬板上的電荷會泄放掉,從而消除靜電場。將系統完全包圍起來的金屬殼體可以保證沒有任何電場到達系統,即使殼體的外表面充滿了電荷也沒有關系。(這相當于系統中所有的設備都有金屬外客,電纜也是屏蔽的場合)

      金屬擋板的方法常被用來保護設備,一旦安裝好並接地後,其效果是很好的。電流注入和電場的問題不僅會造成設備立即損壞,還會造成潛在的損壞,使設備在現場出現問題。不幸的是,人們對低于數千伏的電場或放電是毫無察覺的,因此當他對設備造成損壞時,甚至他還不知道。這個問題在第章進一步討論

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