靜電放電類型和靜電放電模型

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1、第2講靜電放電和靜電放電模型靜電放電及其特點靜電放電的類型靜電放電模型靜電放電模擬器靜電放電電流波形的校驗一、靜電放電的定義靜電放電（ESD）是指帶電體周圍的場強超過周圍介質的絕緣擊穿場強時，因介質電離而使帶電體上的靜電荷部分或全部消失的現(xiàn)象。通常把偶然產(chǎn)生的靜電放電稱為ESD事件。在實際情況中，產(chǎn)生ESD事件往往是物體上積累了一定的靜電電荷，對地靜電電位較高。帶有靜電電荷的物體通常被稱為靜電源，它在ESD過程中的作用是至關重要的。二、靜電放電的特點高電位，強電場，瞬時大電流的過程。過去，人們認為靜電是一種高電

2、位、強電場、小電流的過程，其實這種看法并不完全正確。的確有些靜電放電過程產(chǎn)生的放電電流比較小，如電暈放電，但是在大多數(shù)情況下靜電放電過程往往會產(chǎn)生瞬時脈沖大電流，尤其是帶電導體或手持小金屬物體（如鑰匙或螺絲刀等）的帶電人體對接地導體產(chǎn)生火花放電時，產(chǎn)生的瞬時脈沖電流的強度可達到幾十安培甚至上百安培。二、靜電放電的特點會產(chǎn)生強烈的電磁輻射形成電磁脈沖過去人們在研究靜電放電的危害時，主要關心的是靜電放電產(chǎn)生的注入電流對電火工品、電子器件、電子設備及其它一些靜電敏感系統(tǒng)的危害和靜電放電的火花對易燃易爆氣體、粉塵等的引

3、燃、引爆問題，忽視了靜電放電的電磁脈沖效應。二、靜電放電的特點在ESD過程中會產(chǎn)生上升時間極快、持續(xù)時間極短的初始大電流脈沖，并產(chǎn)生強烈的電磁輻射形成靜電放電電磁脈沖（ESDEMP），它的電磁能量往往會引起電子系統(tǒng)中敏感部件的損壞、翻轉，使某些裝置中的電火工品誤爆，造成事故。目前ESDEMP已受到人們的普遍重視，作為近場危害源，許多人已把它與高空核爆炸形成的核電磁脈沖（NEMP）及雷電放電時產(chǎn)生的雷電電磁脈沖相提并論。會產(chǎn)生強烈的電磁輻射形成電磁脈沖二、靜電放電的特點總之，隨著研究工作的深入，ESD的特性越來越

4、清楚地展現(xiàn)在人們面前。但是應當注意的是：實際的靜電放電是一個極其復雜的過程，它不僅與材料、物體形狀和放電回路的電阻值有關，而且在放電時往往還涉及到非常復雜的氣體擊穿過程，因而ESD是一種很難重復的隨機過程。三、靜電放電類型電暈放電火花放電刷形放電沿面放電大型料倉內的粉堆放電雷狀放電電場輻射放電三、靜電放電的類型電暈放電（coronadischarge)電暈放電以電暈為特點的一種放電，當某氣體中的兩個電極中有一個的形狀導致其表面的電場明顯大于兩個電極之間電場的時候所發(fā)生放電現(xiàn)象。電暈放電是發(fā)生在極不均勻的電場中，

5、空氣被局部電離的一種放電形式。它又叫尖端放電。三、靜電放電的類型電暈放電的特點電暈放電是一種高電位、小電流、空氣被局部電離的放電過程。在放電中，它產(chǎn)生的電流很小，約在1A到幾百個之間，因此一般不具備引燃、引爆能力。電暈放電的形成對于兩極間的靜電放電，只有當某一電極或兩個電極本身的尺寸比起極間距離小的多時才會出現(xiàn)電暈放電。例如，在空氣中兩平行細線間的靜電放電，當細線的半徑r與兩線間距d之比d/r>5.85時，才有可能產(chǎn)生電暈放電。否則，隨著極間電壓的升高，兩極間直接產(chǎn)生火花放電而不會產(chǎn)生電暈放電；除兩平行細線電極

6、結構之外，其它能產(chǎn)生電暈放電的典型的電極結構還有圓柱筒與其軸線上的細導線構成的電極，細線或尖端與平板構成的電極。另外，處在空氣中的帶電體當其電位足夠高時也會產(chǎn)生電暈放電。電暈放電機制當兩極間的電壓小于某一特定值Vc時，極間任何部分的場強均未超過空氣的擊穿場強，兩極間任何地方都不會產(chǎn)生顯著的空氣電離現(xiàn)象。但是兩極間卻有一定的電流流過，這一電流隨外加電壓的升高而增加，最終達到一飽和值，飽和電流的量級為10-14A。這一電流是由宇宙射線和自然界中其它放射性射線在空氣中產(chǎn)生的電子、離子對形成的。-+--+A電暈放電機制

7、當極間電壓升高到某一特定值Vc時，尖端附近的場強開始超過空氣的擊穿場強，在尖端附近形成了電子雪崩，極間電流迅速增大。但是這一過程僅在尖端附近才能維持，而極間其它地方由于場強較小不能維持這一過程。-+--+A電暈放電機制在空氣被電離的同時，也會產(chǎn)生空氣分子或原子的激發(fā)，處于激發(fā)狀態(tài)的分子或原子回到基態(tài)時會放出光，因此，在產(chǎn)生電暈放電時尖端附近有時可以看到淡藍色的光暈，這一放電過程由此被稱為電暈放電。形成電暈放電的最基本標志并不是出現(xiàn)電暈，而是放電電流由飽和電流10-14A突然增加到10-6A左右。-+--+A電暈

8、放電的形成過程空氣中的電荷低壓飽和電流高壓強場空氣擊穿電子雪崩放電電流從10-14A猛增至10-6A,并有藍色光暈-+--+A當放電尖端為陰極時，產(chǎn)生的電暈稱負電暈，形成機制為湯遜機制，即產(chǎn)生二次電子雪崩的次極電子是由正離子碰撞陰極表面引起陰極的電子發(fā)射而產(chǎn)生的。當放電尖端為陽極時，產(chǎn)生的電暈稱正電暈。陰極處的場強很弱，流向陰極的正離子不足以引起二次電子發(fā)射，此時在尖端處維持放電過程的