【靜電放電模擬器】靜電效應及其作用規律

一、靜電力學效應：

[靜電放電模擬器]靜電帶電體周圍有靜電場。由于靜電場在正常情況下不均勻，靜電場極化的介質顆粒會受到電場力的影響，受力方向指向帶電體。也就是說，無論帶電體有什么極性電荷，帶電體都會吸引原來沒有帶電的灰塵顆粒。因此，懸浮在空氣中的灰塵容易被物體吸附，造成污染。在半導體設備生產車間，如果半導體芯片帶有靜電，灰塵會吸附在芯片上，大大降低了集成電路的成品率，尤其是超大型集成電路。

在生產過程中，由于同一電荷的排斥作用和不同電荷的吸引作用，也會造成生產損害。例如，在紡織工業中，由于靜電程中，由于靜電的作用，絲綢會漂浮，粘合糾纏，在織造過程中，由于橡膠輥軸與絲紗摩擦產生靜電，導致紗布、掛條、花、斷頭等，降低了齒梳理能力，影響產品質量和生產效率。在粉末加工行業，由于靜電作用，篩孔變小或堵塞，氣力輸送管道不暢通，球磨機不能正常運行；在印刷行業和塑料薄膜包裝生產中，由于靜電的吸引力或排斥，影響紙張的正常分離和堆放，塑料薄膜不能正常包裝和印刷，甚至出現靜電墨點，使自動化生產困難。

二、靜電放電的熱效應：

靜電火花放電或刷形放電一般在ns或μs級完成。因此，靜電放電過程通常可以看作是一個絕熱過程。空氣中的靜電放電可以使空氣瞬間電離和突破，通過數安培的大電流形成局部高溫熱源，并伴隨著發光和加熱過程。這種局部熱源會引起易燃易爆氣體的燃燒和爆炸。靜電放電過程中產生的瞬時大電流也會導致火-藥、電-雷-管、電引信等電火裝置意外發生火災，造成爆炸事故。

在微電子技術領域，靜電放電過程通過設備電阻在十分之一微秒內釋放靜電能量，平均功率可達數千瓦。如此大功率的短脈沖電流作用于設備，足以熔化硅片上的微區域，電流集中使鋁連接局部區域球化，甚至燒毀PN結合金屬連接，形成破壞性的熱電擊穿，導致電路損壞失效。

三、靜電強電場效應：

靜電荷在物體上的積累往往使物體對地面有高壓，并在附近形成一個強電場。介質穿透對電路的危害是由過電壓或強電場而不是造成的。

四、靜電放電的電磁脈沖效應：

靜電放電過程是電位和電流隨時瞬時變化的電磁輻射過程。無論是放電能量小的電暈放電，還是放電能量大的火花放電，都能產生電磁輻射。這種靜電放電電磁脈沖場可以對各種電子設備和信息系統造成電磁干擾。對航空、航天、航海領域和各種現代電子設備造成危害。

傳播刷放電和火花放電是靜電能量相對較大的ESD過程，峰值電流可達數百安培，可形成電磁脈沖串，對微電子系統造成強電磁干擾和浪涌效應，導致電路錯誤翻轉或致命故障。即使采取完善的屏蔽措施，當靜電火花放電發生在電路屏蔽盒上時，ESD的大電流脈沖仍會在儀器外殼上產生大壓降，這種瞬時電壓跳變會導致屏蔽內部電路感應電脈沖，導致電路故障。

五、靜電放電對人體的電擊效應：

當人體接近靜電絕緣導體，或靜電接近接地導體或機械設備等大金屬物體時，只要人體與其他導體之間的靜電場超過空氣擊穿場，就會形成靜電火花放電，瞬時大電流通過人體或人體的某一部分，使人體被靜電點擊。通常，在日常生活和工業生產中，靜電引起的電擊一般不會導致人員傷亡。但可能會出現手指麻木或恐慌等。