一、靜電力學效應(yīng)
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靜電放電模擬器】靜電帶電體周圍存在著靜電場,由于在通常條件下,靜電場是非均勻的,在靜電場被極化的介質(zhì)微粒會受到電場力的作用,受力的方向指向帶電體,也就是說,無論帶電體帶有何種極性的電荷,帶電體對于原來不帶電的塵埃顆粒都具有吸引力的作用。因此,懸浮在空氣中的塵埃容易被吸附在物體上造成污染。在半導體器件生產(chǎn)車間,如果半導體芯片帶上靜電,塵埃會吸附在芯片上,使得集成電路特別是超大規(guī)模集成電路的成品率大大降低。
在生產(chǎn)過程中,由于帶有同種電荷的排斥作用和異種電荷的吸引作用也會造成生產(chǎn)障害。如在紡織工業(yè)的抽絲過程中,由于靜電力的作用,會使絲飄動、粘合糾結(jié),在織布過程中,由于橡膠輥軸與絲紗摩擦產(chǎn)生靜電,導致亂紗、掛條、纏花、斷頭等,降低了鎮(zhèn)齒梳理能力,影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。在粉體加工行業(yè)由于靜電力作用,使篩孔變小或堵塞,氣力輸送管道不暢通,球磨機不能正常運行;在印刷行業(yè)和塑料薄膜包裝生產(chǎn)中,由于靜電的吸引力或排斥力,影響正常的紙張分離、疊放、塑料膜不能正常包裝和印花,甚至出現(xiàn)“靜電墨斑”,使自動化生產(chǎn)遇到困難。
二、靜電放電的熱效應(yīng)
靜電火花放電或刷形放電一般都是在ns或μs量級完成的。因此,通常可以將靜電放電過程看作是一種絕熱過程??諝庵邪l(fā)生的靜電放電,可以在瞬間使空氣電離、擊穿、通過數(shù)安培的大電流,并伴隨著發(fā)光發(fā)熱過程形成局部的高溫熱源。這種局部的熱源可以引起易燃易爆氣體燃燒、爆炸。靜電放電過程產(chǎn)生的瞬時大電流也可以使火炸藥、電雷管、電引信等各種電發(fā)火裝置意外發(fā)火,引起爆炸事故。
在微電子技術(shù)領(lǐng)域,靜電放電過程是靜電能量在十分之一微秒時間內(nèi)通過器件電阻釋放的,其平均功率可達幾千瓦。如此大功率的短脈沖電流作用于器件上,足以在絕熱情況下,使硅片
上微區(qū)熔化,電流集中使鋁互連局部區(qū)域發(fā)生球化,甚至燒毀PN結(jié)合金屬互連線,形成破壞性的“熱電擊穿”,導致電路損壞失效。
三、靜電的強電場效應(yīng)
靜電荷在物體上的累積往往使物體對地具有高電壓,在附近形成強電場。介質(zhì)擊穿對電路造成的危害是由于過電壓或強電場而不是功率造成的。
四、靜電放電的電磁脈沖效應(yīng)
靜電放電過程是電位、電流隨時瞬時變化的電磁輻射過程。無論是放電能量較小的電暈放電,還是放電能量比較大的火花式放電,都可以產(chǎn)生電磁輻射。這種靜電放電電磁脈沖場對各種電子裝備、信息化系統(tǒng)都可以造成電磁干擾。對航空、航天、航海領(lǐng)域和各種現(xiàn)代化電子裝備造成危害。
傳播型刷形放電和火花放電都是靜電能量比較大的ESD過程,其峰值電流可達幾百安培,它可以形成電磁脈沖串,對微電子系統(tǒng)造成強電磁干擾及浪涌效應(yīng),引起電路錯誤翻轉(zhuǎn)或致命失效。即使采取完善的屏蔽措施,當電路屏蔽盒上發(fā)生靜電火花放電時,ESD的大電流脈沖仍會在儀器外殼上產(chǎn)生大壓降,這種瞬時的電壓跳變,會使被屏蔽的內(nèi)部電路出現(xiàn)感應(yīng)電脈沖而引起電路故障。
五、靜電放電對人體的電擊效應(yīng)
當人體接近帶有靜電的絕緣導體時,或者帶有靜電的人體接近接地導體或機器設(shè)備等較大金屬物體時,只要人體和其他導體間的靜電場超過空氣的擊穿場強時,都會形成靜電火花放電,有瞬時大電流通過人體或人體的某一部分,使人體受到靜電點擊。通常,在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中,靜電引起的電擊一般尚不能導致人員傷亡。但是可能發(fā)生手指麻木或引起恐慌情緒等等。
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