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靜電放電干擾及其抑制

發(fā)布時間:2010-03-05

中心議題:
  • 靜電放電干擾及其抑制
解決方案:
  • 放置接地的金屬極
  • 環(huán)境濕度以維持在45%—65%為宜
  • 盡量鋪設有導電性的塑料地板
  • 不可穿容易帶靜電的化纖衣服和鞋帽

靜電的產(chǎn)生是因為不同物質(zhì)的物體互相摩擦時,正負電荷分別積蓄在兩種物體上。例如,化纖衣物的摩擦引起的靜電,當它們與其他系統(tǒng)接觸時便會放電形成靜電放電干擾。其放電電壓可高達2—30kV。實驗證明,人體所帶的靜電一般為10V—15kV。

在電子控制設備外殼上放電是經(jīng)常見到的放電現(xiàn)象,放電電流流過金屬外殼,產(chǎn)生電場和磁場,通過分布阻抗鍋臺到殼內(nèi)的電源線、信號線等內(nèi)部走線,引起誤功作。電子控制設備的信號線或地線上也可直接放電,如鍵盤或顯示裝置等接口處的放電,其干擾后果更為嚴重。

現(xiàn)在的電子設備廣泛使用的CMOS芯片,是最易受靜電干擾的器件。盡管現(xiàn)在應用的大多數(shù)CMOS器件采取了一些保護措施來防止靜電干擾,但是,由于器件本身結(jié)構(gòu)的特點,對靜電引起的破壞仍然不可掉以輕心。CMOS器件結(jié)構(gòu)的顯著特點是輸入阻抗極高,可達1000MO;內(nèi)部的極間電容量很小,不超過1pF。當帶有靜電的人體接觸到CMOS器件的控制極時,人體向cMOS器件放電。由于輸入阻抗極高,放電電荷不能泄入接地極,而是注入控制極,極間電容立即被充電到很高電壓,把氧化膜擊穿;放電電流流入器件內(nèi)部,瞬時值高達幾十安的放電電流使器件發(fā)熱,迅速燒熔,導致?lián)p壞。

完全杜絕靜電放電現(xiàn)象是比較困難的。但在線路原理、結(jié)構(gòu)設計、安裝環(huán)境和操作步驟等方面采取適當措施,則可使靜電放電的危害程度降到最低。

抑制靜電放電干擾必須從兩方面著手:避免產(chǎn)生靜電;切斷靜電放電電流途徑。抑制靜電放電干擾的措施有如下幾種:

(1)CMOS器件的防靜電方法。其一是輸入引腳不能浮空。如果輸入引腳浮空,在輸入引腳上很容易積累電荷。盡管CMOS器件的輸入端都有保護電路,靜電感應一般不會損壞器件,但很容易使輸入引腳電位處于0—1V間的過渡區(qū)域。這時反相器上、下兩個場效應管均會導通,使電路功耗大大增加。其二是設法降低輸入電阻,可以將輸入引腳與電源之間或與地之間接入一個負載電阻(1—10kO),為靜電電荷提供泄流通路。其三是當用CMOS器件與長傳輸線連接時,應通過一個們rL緩沖門電路之后再與長傳輸線相連。

(2)環(huán)境濕度以維持在45%—65%為宜。因為靜電的生成與濕度有密切關(guān)系,環(huán)境越是干燥,越容易產(chǎn)生靜電。

(3)機房地板應使用絕緣性能差的材料,如盡量鋪設有導電性的塑料地板。

(4)檢驗設備時,最好在操作臺上放置接地的金屬極,以使操作人員身上的靜電立刻入地。

(5)操作人員工作時,不可穿容易帶靜電的化纖衣服和鞋帽等。

(6)操作人員在工作時本身應有接地措施,如手腕上系戴金屬接地的鏈閡等。

(7)焊接元器件時,務必使用烙鐵頭接地的電烙鐵。其他設備、測試儀器及工具也應有良好接地措施。

(8)搬運、儲存及裝配作業(yè)過程中,應注意使CMOS器件的各個引腳保持相同電位,如用鋁箔包裝,或者放于有良好導電性的包裝袋或盒子中。

(9)若難以營造不易產(chǎn)生靜電的環(huán)境,則應從提高電子設備表面的絕緣能力著手。在可能發(fā)生靜電放電部位或裝置加強絕緣或加以屏蔽,并接地良好。例如:柜體表面涂刷絕緣漆;操作開關(guān)等部位留足隔離間隙等;也可以用絕緣薄膜等遮蓋整個機柜。這樣,雖然帶電的人或物體觸碰設備,也不致于產(chǎn)生放電電流。
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