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详述ESD产生原理及防护方法

2024-09-26 09:55:33
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来源:jinnian金年会体育在线入口

  所有物体是由带(+)电电子和带(-)电电子构成。在通常状态下,质子带的正电荷电量与电子带的负电荷电量相同,所以原子整体上呈电中性。中性的原子会因摩擦、接触或剥离等原因而导致电子发生移动——如果带上多余电子的话便会带负电;反之,如果失去电子的话便会带正电。静电发生在导体或半导体等所有物体上。

  摩擦带电:两个物体摩擦时发生热产生静电。静电由于接触的程度或表面的均匀度、接触压力、磨力、分离速度等不同而电荷量不同。

  传递带电:用塑料袋包装的部品易发生静电。当塑料袋、塑料等带电体接触部品时易产生静电,也就是不带电体处在带电体的电场内时易产生静电。

  喷射带电:液体或气体等喷射时喷射粒子和孔之间发生摩擦而产生静电。或冷却风扇等属于喷射带电体(喷射后碰上物体时也会发生)。

  热电子放出带电:真空或低压气里移动的电子或离子的作用下,整流放大,振荡,开关等作用的管球(包括真空管,放电管,光电管,阴极射线管 等)。物体加热时发出电子,温度升高时最外层轨道的电子能量增加使电子容易从原子上分离 。

  光电子带电:光线与材料的表面反应留下正电荷,也就是说紫外线(太阳线)照射电子产品时间过长易产生静电。

  该序列是按带电量多少由正到负排序,最上是带(++)电子最多,依次减弱至最下为带(--)电子最多

  任何PCB如果被接触或接近人、包装、电缆或其他可能产生大电位差的物体,就可能受到静电放电的影响。当这种电压差足够大时,就会形成电流通道,产生一个强烈的电流脉冲。随着电流脉冲的发展,会在元件和PCB电路板上的导体中产生高温。在极端场强和放电电流的情况下,PCB电路板可以被损坏,元件也可以被摧毁。

  在PCB上实施ESD保护的目标是防止ESD电流流入电路,并通过低阻抗连接将其引导至地。然而,在正常条件下,组件仍然需要对受保护线路传输的信号保持无影响。也就是说ESD保护电路或组件只有在发生ESD事件时才应作出响应,并且必须在其上升时间内迅速进行,以便将ESD脉冲引导出去。

  最佳情况是将地线从PCB中移开,这就是为什么机箱接地在ESD保护和在故障发生时候作为电流的释放点上是首选的原因。

  在一些靠近潜在ESD源(如连接器)的集成电路的输入/输出(I/O)上使用的一种电路是Zener二极管(瞬态电压抑制器)。这个小电路使用了4个Zener二极管,在ESD事件期间反向偏置,创建一个并联连接,用于ESD电压/电流,并保护负载组件。这应该被放置在源非常接近的地方,以便电流可以立即被导向地线。

  USB、以太网、I2C、RS-485、RS-232等数字接口的ESD保护通常会在连接器和包含该接口的IC之间使用TVS二极管。除此之外,还需要对任何金属连接器护罩和未使用的引脚进行屏蔽。您的元器件数据手册通常会提供一些指导方针,以确保ESD保护。一些公司还在数据手册中列出了特定的ESD等级,这些等级可能符合特定的行业标准(例如汽车或电信标准),在设计可能容易受到ESD影响的设备时,您可以选择这些元器件。

  按材质不同分类。我们穿着的工作服是均匀排布含有金属纤维的材质,这类防静电服是最常用而有效的!类似晴伦类的衣物静电现象很严重。

  等离子风机对不能接地的绝缘类(PIASTIC、VINYI等)有相当好的效果,但不同产品特性也不同,使用时要好好看说明书。(安全距离、清扫周期、同位元素、使用时的的校正周期等需注意)

  这样处理的物体当除去表面的潮湿层后,将不能发挥防静电的性能。也就是说虽然涂抹了防静电液,但时间过长会失去效果,所以要周期性确认处理。

  2.管理信号线:将信号线和地线尽可能地走在一起,并保持它们的平行距离最小。这有助于减小ESD对信号线.使用差分信号:对于敏感的高速信号,使用差分信号传输可以提供更好的抗ESD能力。

  5.使用保护元件:在PCB布局中合理放置ESD保护元件,如TVS二极管、瞬态电压抑制器等。这些元件可以吸收和分散ESD能量,保护其他电子元件。

  7.地线和电源线分离:将地线和电源线分开布置,以减少ESD对电源线.地线的回流:尽可能使用直接回流连接地线,以提供更好的ESD放电路径。