静电放电现象深度解析：对电子设备安全的新挑战

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静电放电现象深度解析：对电子设备安全的新挑战

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静电放电（ESD）是自然界中常见的物理现象，但随着电子设备的普及，它逐渐成为影响设备安全和可靠性的关键因素。本文将深入探讨静电放电的基本原理、危害以及在电子设备领域的具体影响，并介绍相应的防护措施。

雷电是大自然中最大的静电放电现象

静电放电，这一自然现象，自古便存在，然而，随着固态电子产品的日益增多和广泛应用，它逐渐演变成了一个不容忽视的问题。

当两个具有不同电位的物体相遇时，静电放电（ESD）便会发生，导致电荷从一个物体转移至另一个，直至两者电势相同。这种放电所需的时间取决于物体的特性，如电容和电阻的大小。

摩擦起电所产生的电荷量受到多种因素的影响，如接触面积、材料的性质、分离速度以及环境的相对湿度。除了摩擦起电，静电还有其他不太常见的来源，如感应、离子喷溅以及与带电物体的接触。

工业静电

静电放电带来的危害多种多样，其中最为常见的是火灾、爆炸和电子故障。在工业生产中，设备的损坏时有发生，而许多故障的根本原因都归结为未知的电气故障，其中不乏ESD所致。

此外，静电电击对人体也是一个潜在的威胁。当静电放电的能量足以对人造成疼痛时，可能导致人的不自主运动，进而引发事故。

对于那些存在易燃气体、液体和其他易燃材料的环境，静电放电更是一个巨大的安全隐患。尽管近年来易燃物质的使用有所减少，但如不加以控制，火灾和爆炸的风险仍然存在。

在电子元件领域，静电放电的破坏力尤为显著。

它可能导致软故障，如改变器件内部逻辑，引发系统锁定或异常行为；
也可能造成潜在缺陷，即部件退化或损坏，这些损伤可能并不明显，但随着时间的推移，可能会逐渐加剧；
更严重的是灾难性故障，它会导致静电敏感器件的永久性损坏，如金属熔化、结击穿或氧化物失效。

空难性的静电放电损失
静电放电对电子设备的损坏主要源于三种现象：直接对设备放电、来自其他设备的静电放电以及场感应放电。设备是否会受到静电放电的损害，取决于其耗散放电能量或承受相关电压的能力。这种能力的大小，我们称之为设备的ESD敏感性或易感性。

当带电导体（包括人体）对物品放电时，便发生了静电放电事件。例如，当一个人走过地板时，静电电荷可能会积聚在其身上。当手指接触到处于不同电位的ESDS或组件时，便可能发生放电，对ESDS造成损害。这种情境下的模拟模型被称为人体模型（HBM）。同样，带电的导电物体，如金属工具或固定装置，也可能引发类似的放电事件，这被称为机器模型（MM）。

人体带电模型

此外，电荷从ESDS转移到导体也是一种静电放电事件。在处理或与包装材料、工作表面或机器表面接触时，静电荷可能会积聚在ESDS上。当设备在表面移动或在包装中振动时，这种情况尤为常见。这种情境下的模拟模型被称为带电器件模型（CDM）。与HBM和MM不同，CDM涉及的电容、能量和电流波形可能导致不同的故障模式。

最后，场感应也是一种可能导致设备损坏的静电充电过程。当任何物体带静电时，都会产生与之相关的静电场。如果ESDS被置于静电场中并接地，电荷转移便会发生，如同CDM事件。若物品从静电场区域移开并再次接地，电荷的转移将再次发生，但此次的电荷极性与前一次相反。这些过程都可能对设备造成直接或间接的损害。

电子工业静电防护一些对应措施