人体常常带有静电,当用手触摸电子设备时,常因瞬间的静电放电而使设备受到干 扰,甚至损坏设备内的半导体器件。静电产生的原因是两种不同物质的物体互相摩擦,
正负电荷分别积蓄在两种物体上,形成高电压。人们身上穿的衣服互相摩擦而产生的 高电压如表 ! " ’ " !! 所示。
表 ! " ’ " !! 不同材料的衣服摩擦产生的静电电压(%&)
材 料 棉 纱 毛 丙 烯 聚 脂 尼 龙 维尼纶 , 棉
棉(!((-) ! . * ( . / !! . # !’ . # ! . 0 ! . 1 维尼纶 , 棉
(00- , ’0-) ( . + ’ . 0 !* . $ !* . $ ’ . 1 ( . $ 聚脂 , 人造丝
(+0- , $0-) ’ . * 1 . ’ !/ . * !# . ! ’ . 1 ! . * 聚脂 , 棉
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生活中的其他活动也能引起静电,如表 ! " ’ " !* 所示。由这两表可知人体所带的 静电常常高达几至几十千伏,而且空气越干燥静电越严重。虽然静电电压很高,但能量 很小,不会对人体产生伤害。
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电,能量为 !" # !$% &’,则集成片肯定会产生误动作,严重的还会损坏芯片。
图 ! % ( % )* 静电放电的 直接传导干扰
静电放电干扰的另一种方式是辐射干扰。即静电放电时伴随火花将辐射磁场和电 场,磁场能够在附近电路的各个信号环路中感应出干扰电动势。由于在很短时间内产 生较大的电流变化(上例中 !"$+, 内电流变化 -$.),所以在信号环路中产生的干扰电 动势很可能超过逻辑电路的阀值电平,引起误触发。干扰的大小还取决于电路与静电 放电点的距离,静电放电产生的磁场随距离平方衰减。静电放电产生的电场可以被印 制板上的轨线,设备的 / 0 1 线接收,从而产生干扰。电场的瞬时峰值很高可达几百至几 千伏 0 米,但随距离立方衰减。
抑制静电放电干扰的方法大致有以下几种:
(!)防止静电的产生。机房的工作台和地板应铺设防静电材料,操作人员不穿化纤 等易产生静电的衣服,手腕处最好佩带接地扣带,保持机房的相对湿度在 ("2 以上等 等。
(-)在人手和内部电路间建立隔离层,阻止放电的发生。例如用绝缘机壳,或在设 备外壳上涂绝缘漆或贴一层绝缘物质,使绝缘能力大于 -$34。因为静电会穿过孔、缝 放电,所以绝缘外壳的孔、缝与内部电路间应留有足够的空间,-56 左右的空气隙可以 阻止静电放电的发生。
(&)一旦发生了静电放电,应该让其尽快旁路入地,不要直接侵入内部电路。例如 内部电路如用金属机箱屏蔽,则机箱应良好接地,接地电阻要尽量小,这样放电电流可 以由机箱外层流入大地,不会影响内部电路。如果机箱上缝隙过长,开孔直径过大,阻 挡了放电电流通路,则孔缝就会变成二次辐射天线,电场和磁场将进入机箱内部,从而 产生干扰。
(()在内部电路上加强防护措施。对于静电放电产生的辐射干扰,应注意印制板的 设计,例如减少各信号环路的面积、不要有浮置的管脚等。对于直接传导的静电放电干 扰,可以在 / 0 1 接口处串接电阻或并联二极管至正负电源轨线。图 ! % ( % 7$ 画出了对 几种管子的处理方法,可供参考。
图中 819 管的输入端串接 !$$3! 电阻,输出端串接 :3! 电阻,以限制放电电流 量。; ;< 管输入端串接 -- = !$$! 电阻,输出端串接 -- = ()!。模拟管输入端串接
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!""!# !""$!,并且加并联二极管,分流放电电流至电源正或负极,模拟管输出端串接
!""!的电阻。有时把印制电路板插入母板时会由于静电放电而损坏,因为当手持印制 板时已把静电转移到电路上,当插座和母板接触时产生静电放电。为避免这种情况发 生可在电路板周围加保护环,如图 ! % & % ’! 所示。
保护环能把人手上的静电转移到机箱上,应注意保护环不能和板上电路有电气连 接。
图 ! % & % ’" 增加 ( ) * 口的抗静电干扰能力
图 ! % & % ’! 印制板上的静电放电保护环
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