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静电学

主要研究静电应用技术,如静电除尘静电复印静电生物效应等。更主要的是静电防护技术,如电子工业石油工业兵器工业纺织工业橡胶工业以及兴航军事领域的静电危害,寻求减少静电造成的损失近年来随着科学技术的飞速发展、微电子技术的广泛应用及电磁环境越来越复杂,静电放电的电磁场效应如电磁干扰(EMI)及电磁兼容性(EMC)问题,已经成为一个迫切需要解决的问题。一方面,一些电阻率很高的高分子材料如塑料,橡胶等的制品的广泛应用以及现代生产过程的高速化, 使得静电能积累到很高的程度,另一方面,静电敏感材料的生产和使用, 如轻质油品火药, 固态电子器件等, 工矿企业部门受静电的危害也越来越突出,静电危害造成了相当严重的后果和损失。它可以在不经意间将昂贵的电子器件击穿,造成电子工业年损失达上百亿美元。在兴航工业,静电放电造成火箭和卫星发射失败,干扰兴航飞行器的运行。1967年7月29日,美国Forrestal航空母舰上发生严重事故,一架A4飞机上的导弹突然点火,造成了7200万美元的损失,并损伤了134人,调查结果是导弹屏蔽接头不合格,静电引起了点火。1969年底在不到一个月的时间内荷兰、挪威、英国三艘20万吨超级油轮洗舱时产生的静电引起相继发生爆炸。

我国近年来在石化企业曾发生30多起因静电造成了严重火灾爆炸事故。许多工业发达国家都建立了静电研究机构,我国从60年代末开始开展了一些静电研究工作,80年代开始以来, 我国的静电研究发展极为迅速。1981年成立了中国物理学会静电专业委员会并召开了第一次全国静电学术会议,全国性的和各地方的静电学术会议不断召开,静电研究和应用的范围也越来越广,科研队伍不断壮大。

静电工程学

静电工程学系指从十九世纪初到现在形成的以静电学为基础而研究静电危害及其防护和静电应用技术的专门科学。其主要研究内容有静电应用技术如静电除尘、静电复印、静电生物效应等以及静电防护技术如电子工业、石油工业、兵器工业、纺织工业、橡胶工业以及航天与军事领域等防静电危害问题。

利用

静电的利用;静电除尘、静电喷涂、静电植绒、静电复印、净化空气等。

静电除尘:可以消除烟气中的煤尘。

静电复印:可以迅速、方便的把图书资料文件复印下来。

高压静电还能对白酒生产、酸醋酱油的陈化有促进作用。陈化后的白酒、酸醋和酱油的品味会更纯正。部分白酒、酸醋和酱油用高压静电促进陈化。

防静电产品

专业生产防静电产品和电子辅助产品,系列有:离子风机、离子风枪、离子风棒、离子风嘴、离子风蛇、静电除尘机、板面除尘机等,广泛应用于:精密电子产品生产;电子组装线微电子生产光电医药制造组装线、印刷、包装;细小产品成型,塑料薄膜的剪切,圆圈和覆膜,以及模具产品的脱模等。如何选用除静电器材1。什么是最常见的静电源?人在活动如行走,站起等活动中都会产生静电,人体是最为常见的静电源,因此人体的静电防护是最为重要的。2。要控制人体静电,最有效的措施是什么?要控制人体静电。

静电是在生产、生活中普遍存在的一种自然现象。早在20世纪50年代初,欧美各国已经开始在半导体器件生产中加以防范,我国在60年代末期才开始注意,80年代初真正用在半导体器件生产中,目前随着现代电子信息产业的迅速发展,使微电子技术的发展突飞猛进,大规模集成电路和超大规模集成电路被广泛的应用在航天、航空、计算机、程控交换机遥控技术领域。因此我国在改革开放,尤其是在90年代初期,对防静电技术的要求,提出了更高的要求。经过近十年的努力工作,使人们对静电在微电子领域中的危害有了一定的认识。由于微电子器件中集成度越来越高刻线宽度越来越窄,因此,在生产过程中每一道工序都要防止静电放电造成的击穿而造成大量报废,美国每年因静电放电致使半导体器件的损失达100亿美元,英国达20亿美元,日本的微电子产品报废损失中有70%是因静电放电造成的,更可怕的是有些超大规模集成电路在出厂时已被部分伤击伤,但未完全断开,当装在航天器上则可能造成不可挽回的事故,即便是在地面上,在计算机房、程控交换机房、航空航天指挥中心,由于静电放电的干扰,也会造成失真、噪音、失控、乱码等危害,这是在微电子应用领域中非常严重的问题。值得庆幸的是随着对静电的危害的认识不断提高,我国的防静电产品也形成了一个完整的体系,仅生产钢地板的厂家已有十多个,年需要量是均几百万平方米,每年防静电产品销售额达到15~17亿元,而且部份产品打入国际市场,增长速度在10%以上。但是随着本行业的飞速发展,在本行业中存在着大量的质量方面的隐患,也就不断暴露出来。首先是在微电子应用产品中,在设计生产时考虑防静电的因素不够,对整机的使用环境中防静电的要求不够明确,因此使用户引不起重视,在工程设计中对防静电的要求也不够严格,整个防静电系统得不到保证。其次是防静电产品质量有不少还是低劣的,尤其表现在防静电地板材料上,有的复合地板其基板材料有的使用普通木板代替创花板,有的用普通白乳胶代替导电胶,用普通橡胶条代导电胶条,以求低的成本占领市场,而其面层使用的三聚氰胺,也是一种代用品,其耐磨性比较差,用在钢地板上,是对钢基板的浪费,要用进口贴面或换用PVC板成本很高,虽然提高产品质量,但给市场销售造成困难,这种在价格上互相残杀其结果是使防静电产品质量下降,防静电产品起不到防静电的作用。

意义

在施工质量中,有的施工队根本不懂得防静电知识,接地线乱接甚至有的不接地等等。以上问题若不及时整顿,使防静电流于形式,这就使现代微电子的应用造成非常大的损失,起着阻碍作用。因此防静电行业协会和有关政府部门有必要采取一系列措施,使防静电行业能够健康发展。首先是通过媒体宣传,使本行业及用户的管理者,充分认识防静电的重要性和静电产生的原因,使用户由被动到主动采用防静电技术。其次,对接触微电子技术的人员及广大从事防静电业务人员真正认识防静电的意义。第三,通过ISO9000的质量控制系统加强对产品质量监督执行,推行质量认证制度,不具备合格的产品认证书不准在市场上销售,对一些不规范的企业生产产品要进行取谛。第四,要加强对防静电环境的测量,使其规范化、制度化。干燥的气候,化纤、塑料的广泛应用。

静电感应

静电感应是一种导体因受外电场的影响而在表面不同的部分出现正负电荷的现象。一般在其附近带电体的电场作用下,导体中的自由电子进行重新分布,直至导体内的电场的强度减小到零为止。结果靠近带电体的一端出现与它异号的电荷,另一端出现与它同号的电荷。当发生静电感应时,由静电感应所得的感应电荷,必为同时产生,且正、负电量相等。当带电体被移开时,导体上的电荷将恢复原来不带电的状态。

静电干扰

人体产生的静电干扰可以改变人体体表的正常电位差,影响心肌正常的电生理过程及心电在无干扰下的正常传导。这种静电能使病人加重病情或诱发早搏等,持久的静电还会使血液的碱性升高,导致血清中的钙含量下降,钙的排泄增加,从而引起皮肤瘙痒、色素沉着,影响人的机体生理平衡,干扰人的情绪等。 不少电脑工作者脸部多发红斑色素沉着等面部疾病,由于电脑屏幕产生的静电吸引大量悬浮的灰尘,使面部受到刺激引起的。此外,由于老年人的皮肤比年轻人相对干燥,加上心血管系统老化、抗干扰能力减弱等因素,更容易受静电的危害,引发心血管疾病。 [1]

放电及过载

设备漏电,尤其是不会对人造成触电伤害的微小漏电并不属于静电。虽然大多数情况下人们几乎感觉不到,但由于其普遍性(任何电器设备多少总有些漏电)和高内阻的特点,产生最高近似于电源电压(100~400V),时间很短的尖峰电脉冲,仍足以对静电敏感器件造成电气过载(EOS)损害,所以也是静电防护体系中极为重要的一个方面。静电放电(ESD)及电气过载(EOS)对电子元器件造成损害的主要机理有:热二次击穿;金属镀层熔融;介质击穿;气弧放电;表面击穿;体击穿等。

特殊性

到目前为止,人类能够区分的电能大概分为三类;交流电、直流电和静电。

静电,在当前技术条件下还无法得到有效的控制,没有合适的材料将它隔离并传输,很难区分它的正负极所在位置,电压电流的大小无法改变等,采取的手段大多是安装屏蔽罩、或接地线将其释放,达到对其它设备进行防护的目的。

静电可以在绝缘材料中活动和储存能量,在物理学的理论中没有合理地解释这种自然现象。

? ESD/EOS的特殊性:一是静电的产生和积累要一定的条件和过程,所以未加保护也不见得件件产品都会受到ESD/EOS伤害,有一定的偶然性;二是由于多数情况下ESD/EOS能量都较小,所以受到ESD/EOS伤害的也并不表现为立即报废,有些仅表现为漏电增加,工作不稳定,甚至在出厂测试中一时表现不明显,以后发现问题易归咎为材料不良或设计不良而不自省,因此常使人们认识不到ESD/EOS的危害,抱有侥幸心理。

相关标准

静电的测试标准分为器件级和系统级。器件级ESD分为HBM,MM,CDM,其中HBM的相关规范包括MIL-STD-833H Method 3015.8(美国军标),JS-001-2012(ESDA-JEDEC发布的联合规范),AEC-Q100(汽车电子协会)。CDM相关规范包括STM5.3.1-2009(美国静电协会),JEDEC EIA/JESD22-C101-E(电子工程协会),不过上述两个标准已经被JS-002-2014(ESDA和JEDEC发布的联合标准)所取代。汽车行业的CDM测试规范为AEC-Q100-011-B。MM目前已弃用。

国际电工委员会的IEC 61000-4-2 Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4: Testing and measurement

techniques - Section 2: Electrostatic discharge immunity test. Basic

EMC Publication(电磁兼容性(EMC)- 第4部分:试验和测量技术- 第2节:静电放电抗扰度试验。

基本EMC出版物),.我国国家标准GB/T 17626.2《电磁兼容试验和测试技术静电放电抗扰度试验》

IEC 61000-4-2和GB/T 17626.2规定要求的最高试验电压是接触放电8kV,空气放电15kV(不包括开放等级的特殊电压)。

视频

用2根吸管,为孩子制造1个神奇的静电小实验!

参考文献