电磁兼容原理课件-

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1、电磁兼容原理与应用第7章静电干扰及静电防护林福昌fclin@hust.edu.cn戴玲dailing@hust.edu.cn静电放电：具有不同静电电位的物体互相靠近或直接接触引起的电荷转移。典型例子：带电荷的人在接触键盘或控制面板时，会对它们进行放电。通过绝缘击穿或者热效匝来损坏半导体器件和电子元器件；空间场耦合到一些敏感电路，造成一些不明显的损坏。本章讨论的内容：如何防止静电放电;如何提高元器件、电子设备及软件的抗静电放电干扰的能力.7.1静电的产生材料表面电荷不平衡。7.1.1摩擦起电由两种不同的物质通过摩擦（接触）带上电

2、荷——接触－分离机制。·两种物质在相互接触时，外层电子的能级不同，会发生电子的转移和能量传递。·两种物质相互接触时，在界面两侧会出现大小相等、极性相反的双电层。·间距小于2.5×10-9m时：才会出现双电层和接触电位差。·在接触面上会发生电荷的交换，电荷移动将在极短的时间内完成。达到平衡状态时，就可能在接触面处形成双电层。·两个物体分别带上等量的正电荷和负电荷。接触时间的增加对带电量几乎不会有影响。·摩擦起电是以接触起电为主，包括摩擦产生的压电和热电效应等在内的综合现象。·两物体接触时对外显示电中性。只有两种相接触物质分离时，才开始显示

3、带电。Q=KQ0·摩擦并不是静电起电的必要条件。·摩擦可以使接触起电的效应增强。在反复接触、摩擦中，不是接触时间而是分离时间才是改变电荷增加特性的要素。静电起电材料序列7.1.2感应起电导电材料：表面的电荷受外界电场影响重新分布。绝缘材料：极化时电荷重新分布，还会产生内部的电场。QS=∫∫Sε0EdS简单感应和复杂感应7.1.3人体静电起电人体和大地之间形成了一个电容器，可以存储静电能量。（1）接触起电在干燥环境中的地毯上走动时，人体对地最高电压可以达到20kV左右。（2）感应起电人在带电雷雨云下面行走时，可被雷雨云感应出近50kV的静

4、电。（3）传导起电当人操作带电介质或触摸其它带电体时，人体带上电荷，达到平衡状态时，人体电位与带电体电位相等。7.2静电放电ESD是指带电体周围的场强超过周围介质的绝缘击穿场强时，因介质产生电离而使带电体上的静电荷部分或全部消失的现象。7.2.1ESD的类型与特点·······电晕放电刷状放电火花放电传播型刷状放电粉堆放电雷电电场辐射放电特点·可形成高电位、强电场、瞬时大电流·会产生强烈的电磁脉冲辐射7.2.2ESD模型按成因与电路放电形式·人体放电模型·带电器件放电模型·机器放电模型人体模型Cb=0.55H+0.0885εrSd·约

5、100－4000pF，典型值是在50－250pF，有将近80%的电容值为100pF或更小。·电阻约1.5~300kΩ。测试部位测试环境人体电阻（kΩ）相对湿度（%）温度（℃）手腕至手腕82286.3662314.6手腕至脚踝82287.4662324.5手腕至大地湿度较大6比较干燥300电流pp1212带电器件模型电场感应模型·当集成电路等器件装在印制板上紧挨带电体的表面处时，由于静电感应使导电材料充电。·由于集成电路通过某种方式接地，当电场强度较高时，器件上积累的电荷就会沿此接地路径放电，造成对ESD敏感的集成电路失效。·集成电路等

6、器件的ESD敏感度不仅取决于电路板和器件的感应电压，而且还取决于器件对地电容和放电路径上的电阻。7.3ESD的危害···瞬时大电流（如火花放电）引燃引爆易燃、易爆气体混合物或易燃易爆物。使人体遭受电击，并且引发操作失误造成二次事故，或者通过人体感应的静电对电子设备造成危害。通过传导线路直接对电子设备造成损伤，其电磁辐射对电子设备也有很大的影响。7.3.2对人体的危害可能发生手指麻木或引起恐慌情绪，往往会造成手脚动作失常，被碰伤或从高空坠落，构成“二次事故”。电压能量电击的反应（kV）（mJ）122.534567891011120

7、.0450.180.2810.4050.721.1251.622.2052.883.6454.55.4456.48没有感觉手指外侧有感觉，但不疼痛放电部位有针刺感和轻微冲击感，不疼痛有轻微和中等针刺痛感手指轻微疼痛，有较强的针刺痛感手掌乃至手腕前部有电击疼痛感手指剧痛，手腕后部有强烈电击感手指、手掌剧痛，有麻木感手掌乃至手腕前部有麻木感手腕剧痛，手部严重麻木整个手剧痛，有电流通过感手指剧烈麻木，整个手有强烈电击感由于强烈电击，整个手有强烈打击感7.3.3·强电流直接破坏·电磁场辐射对电子设备的危害电场kV/m磁场A/m器件类型耐受静

8、电电压值（V）MOSFET结型FETCMOSEPROM运算放大器双极型晶体管膜片电阻（厚，薄）器肖特基二极管肖特基TTL100—200140—700250—3000～100190—2500380—70003