你有没有过这样的经历:天气比较干燥的时候,伸手去摸门把手,突然“啪"的一下被电到?
这种让人猝不及防的“小电击",就是我们日常生活中常见的静电放电(ESD,Electrostatic Discharge)现象。
对于人体来说,静电放电可能只是短暂的不适,但对于电子元器件和电子设备而言,ESD带来的影响可能远比想象中严重。轻则导致器件性能下降,重则可能直接造成器件失效。
因此,在电子制造、半导体、汽车电子、新能源等行业中,ESD已经成为产品制造、测试、装配、运输和储存过程中需要重点关注的问题。
那么,静电是如何产生的?ESD又是如何造成电子元器件损伤的?生产过程中应该采取哪些防护措施?
本文将从静电产生的原理出发,带你了解ESD的形成原因、常见损伤以及基本防护方法。
一、什么是静电?
静电,是指电荷在物体表面聚集形成的一种相对静止的电荷状态。
在日常环境中,静电最常见的产生方式是摩擦起电。当两种不同材料发生接触和分离,或者相互摩擦时,由于材料对电子的束缚能力不同,电子可能从一种材料转移到另一种材料,从而使物体表面产生电荷积累。
例如,用塑料梳子梳头时,头发和梳子之间发生摩擦,就可能产生静电
除了摩擦起电之外,静电还可以通过其他方式产生,例如:
感应起电;
离子束起电;
与带电物体接触。
静电与我们通常理解的电流有所不同。电流是电荷持续、有方向地流动,而静电则是电荷在物体表面暂时积累。当存在合适的放电路径时,这些积累的电荷就可能快速转移,从而形成静电放电。
静电产生的多少受到多种因素影响,包括:
接触面积;
材料特性;
接触与分离速度;
环境湿度;
材料表面状态等。
通常来说,环境相对湿度越高,静电越不容易积累;环境越干燥,静电产生和积累的可能性越高。
这也是为什么在冬季或空调环境中,我们更容易遇到静电“啪"的一下。
ESD(Electrostatic Discharge)即静电放电,是两个具有不同电位的物体之间发生接触、接近或形成放电通路时,产生的瞬态电荷转移现象。
当带有静电的物体与其他物体之间形成放电通路时,积累的电荷会在极短时间内快速释放。
我们熟悉的“静电火花",就是一种比较明显的ESD现象。
但需要注意的是,并不是所有ESD都能够被人体感觉到或被肉眼观察到。
人体通常需要达到较高的静电电压才会产生明显的放电感觉,而一些电子元器件对ESD非常敏感,即使承受的静电电压远低于人体可感知的水平,也可能已经受到损伤。
因此,生产现场中可能存在大量人体无法感知、肉眼也无法观察到的ESD事件。
ESD问题广泛存在于电子设备、半导体、医药、印刷、纺织、塑料、能源等多个行业和工业生产过程中。
对于电子制造企业来说,ESD控制并不仅仅是为了防止人员受到“静电电击",更重要的是保护ESD敏感器件和产品的可靠性。
三、ESD是如何产生的?
ESD的发生通常需要经历两个过程:
首先产生并积累静电电荷,然后形成放电通路,使电荷快速释放。
其中,摩擦起电是静电积累最常见的原因之一。
在实际生产和生活中,以下场景都可能产生静电:
触摸门把手时突然受到“电击";
与他人握手时产生静电;
撕开PVC胶带时产生静电;
穿脱衣物时产生静电;
梳理头发时产生静电;
生产线上产品与传送带接触、分离时产生静电
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