静电原理一文通
静电原理一文通
静电现象在日常生活中十分常见，尤其是在干燥的冬季，人们经常会遇到被静电"袭击"的困扰。本文将从静电的基本原理出发，深入浅出地解释静电的产生机制、影响以及防护措施，帮助读者更好地理解这一自然现象。
什么是静电
静电（Electrostatic）：就是物体表面过剩和不足的静止电荷，静电是一种电能，它留存与物体表面；静电是正电荷和负电荷在局部范围内失去平衡的结果；静电是通过电子和离子的转移而形成的。
静电放电（Electro-Static discharge）简称ESD，是带有不同静电电势的物体或表面之间的静电电荷转移。电势增加到足以击穿空气后，就会出现静电放电。
静电是如何产生的
静电产生的方式很多，接触、摩擦、冲流、冷冻、电解、压电、温差等都可以产生静电。但基本过程可归纳为：接触--》电荷转移 --》偶电层的形成 --》电荷分离。
首先，每个物体最初都是正负电荷平衡的一个状态，即本身不带电荷。每个人或者物体都有电子和正电荷。
当两个不带电物体接触后，电子之间会进行移动，形成共享电子。而在此刻，两个物体形成一个整体，这个整体仍然是不带电荷的。
再深的感情总有分离的时候，但长时间共用电子，让电子忘记了原来位置，于是对电子吸引力大的就得到了更多的电子，吸引力小的失去更多电子。便有了两个物体均带有电荷，且电势相反。
当两个不同电量物体逐渐接近时，根据电场公式：电量一定，距离减少时，电压增加，增加到足以击穿空气时，一般空气击穿电压为3KV/mm，电压高于此电压后，就会产生静电放电。放电时两放电体之间的空气被击穿，形成火花通道，与此同时还伴随着噼啪的爆裂声。爆裂声是由火花通道内空气温度的急骤上升，形成气压冲击造成的。
静电放电的影响
为了更直观感受静电的危害，会对静电产生的能量进行量化。下面这幅图即是对静电放电量化的直观感受。
另外，静电产生还跟温度和湿度密切相关，这也就是为什么我们经常在冬天经常被电，夏天没有静电的原因下面这幅图更能直观感受到差异。
直观感受到静电的电压，那么这么高的电压会有什么影响呢？
直观感受就是在冬天对金属类东西，例如门把手、金属椅子，金属家具望而却步。这主要是金属更容易导电，也就是说更容易释放电荷，当人体本身带电时，接触金属瞬间会发生电荷转移，击穿空气产生静电。
对电子设备影响：电子设备内部芯片对静电很敏感的，一般芯片只能防护到2KV，再大的静电电压会导致芯片损坏，导致设备工作异常。
怎么对静电进行防护
- 冬季人体防护
冬季温度低，湿度小，加上穿的外套材质很容易产生静电，针对此类情况，有些商家售卖静电手环，就是通过导电材料，将身体的静电更容易从手环导出。但是手环没有接地，静电是无法中和的，且当你手环没有释放途径到大地时，其他部位接触到金属也会有静电的。这个类似于你在手上握一个导体，让金属放电效果一样。或者大腿上绑一个铁链到大地，随时把电荷释放出去。
- 电子器件防护
上面讲到芯片大都只能防护4KV静电，但是冬天我们使用手机时，很少有静电损伤手机例子，这是为什么呢？现在电子产品设计时都会考虑静电防护措施，基本从“堵”和“疏”两部分来防静电。堵：顾名思义，就是让静电进不去，无法干扰到电子设备内部芯片，或者进去以后静电损耗变大，到芯片的能量大大降低。疏，即电子设备有电荷后及时导入大地，不会进入主板上损坏芯片。现在手机行业标准是，空气放电12KV，不允许有静电损伤。因此电子产品因静电损坏问题很少。
后续会详细介绍电子产品设计的静电防护措，TVS选型与应用，以及项目中遇到静电案例，敬请关注点赞