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静电的概念

发布时间：2022-09-29 15:02:18

一、什么是静电

静电是指一种处于静止状态的电荷或者说不流动的电荷。当电荷聚集在某个物体上或表面时就形成了静电，当带静电物体接触接地物体或与其有电位差的物体时都会发生电荷转移，就是我们日常见到火花放电现象，即为静电现象。

当电荷在一导体（conductor）表面时，它会自由流动，直至电荷平均分布在该表面上，才会停止。若该导体表面接地，则电荷会全数流走。

当电荷在一绝缘体（insulator）表面时，它会被束缚着，不能自由流动。所以，在绝缘体表面，不同区域，可有不同的电荷量和极性。若该绝缘表面接地，电荷仍会停留不动，不会流走。

静电放电现象在工业上可能会引起电子设备的故障或误动作，造成电磁干扰，也可能击穿集成电路和精密的电子元件，或者促使元件老化，降低生产成品率，而且在多易燃易爆品或粉尘、油雾的生产场所极易引起爆炸和火灾，静电也会使人体的皮肤毛孔变大，皮肤干燥、红斑、皮肤瘙痒，也会影响到人体心脏的正常工作，有可能引起心率异常和心脏早搏，静电在一定程度上也会对大脑产生影响。

二、静电的产生

静电基础知识（2）：静电的产生，最容易产生静电的方式就是摩擦产生静电，所产生的电荷称为 ”摩擦电荷"（Tribocharging）。还有其他两种方式：接触和感应也可在物件表面产生静电荷。

下图示出每当二种材料接触，由于在材料 A 中其原子核对其最外围电子的吸附力较小，因此附着到材料 B 上，最后 A 的极性为 "+"， B 为 "-"，材料的分离速度、摩擦力、空气湿度的高低和材料种类等等都能影响因摩擦而产生的静电量。

当一表面上有静电荷时，它就有电位，若附近有另一不同的电位，产生电压差，而距离又合符放电条件时，其电荷就以放电方式，把两电位等同。在放电时所产生的放电电流是强大，通常在 Ampere 级，但放电时间十分短促，通常在 nanosecond 级或 GHz 级。

对导电材料，因电子能在它的表面自由流动，所以物体接触导致静电荷转移：从一带有电荷的导体 A，透过瞬间接触，将电荷转送至另一导体 B，以达至整个系统电压平衡。

物体感应导致静电荷转移：从一带有电荷的导体A，靠近另一导体B，而导体B有接地的机会，当接地断开，导体 B 会成感应带电。

三、在电子工业应用，静电带来的问题有哪些

由静电荷所引起的问题主要有三种：静电放电（ESD）、静电吸附（ESA）、静电放电引起的电磁波干扰（ESD Induced EMI）

1、静电放电（Electrostatic Discharge (ESD)）

1.1、潜伏性的静电放电 (ESD) 问题

有些时候 ESD 的发生，并没有把物体完全破坏，而只把某部份的品质降低，这一现象便称为潜伏性的ESD问题。

请留意以下几点：

1. 潜伏性的 ESD 问题会累积起来而加深其严重性；

2. 潜伏性的 ESD 问题表面上看来只影响了完成品的用家，但实际上亦影响了各层次的制造商，如保用费、维修及公司的声誉等等；

3. 潜伏性的ESD问题无可否认是一个非常严重的问题，现今的科技仍未有办法透过某些的测试把已含有此类问题（已受损但应正常工作的元件）的物件找出来。请注意，已完全受到破坏的元件，可以在工厂内透过各种测试可以轻易地把它找出来，但已存有潜伏性的 ESD 问题的元件，未必一定能透过高温或老化测试把它找出来。

根据美国 ESDA 协会，静电放电可分为 3 种模式：

1. 人体放电模式 (Human Body Model (HBM)) ：物体与人放电；

2. 金属放电模式 (Machine Model (MM)) ：物体与金属放电；

3. 带电器件放电模式 (Charged Device Model (CDM)) ：物体与带有静电荷的用具放电。

这 3 种模式，都是根据物体与不同对象之间放电时，放电路径上的由电阻/电容/电感组成的阻抗，对所产生的放电能量/电流/脉冲，根据模式归纳，并系统化测试评定物体对静电的敏感度，是电子/工业的重要指引。

2、静电吸附（ESA）

当有静电荷在一物件表面时，它的静电场会把附近异性的电荷微粒吸引到它的表面，亦会把附近不带电的微粒极化，从而引致其隐性带有异性电荷，吸引到它的表面上，其吸力与电场强度（即是表面上有多少电荷）成正比, 亦和与微粒的距离成平方反比，微粒吸附在带静电荷的表面时，其吸力是最大，故极难在没有机械力的情形下清除，这种静电吸附的问题，会出现下面几个问题：

1. 产品表面吸附尘埃微粒而受污染；

2. 产品被静电吸附在包装口不能掉进包装；

3. 产品之间互相吸附成团而造成堵塞和阻碍流通；

4. 产品放下时受静电影响而位置错放。