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如何防范严重的静电(上)

放大字体  缩小字体 发布日期:2012-03-22  浏览次数:684
核心提示:一、无处不在的静电 物质是由原子组成的,原子中有不带电的中子、带正电的质子和带负电的电子。在正常状况下,一个原子中的质子
 
 

 一、无处不在的静电
    物质是由原子组成的,原子中有不带电的中子、带正电的质子和带负电的电子。在正常状况下,一个原子中的质子与电子在

数量上相等,正负电荷平衡,所以对外表现出不带电的现象。而当两个物体产生相互摩擦时,产生的热量提升了电子能级,使不

活泼的电子变成很容易逃逸的活泼电子,这样的电子能够从一个物体转移到另一个物体中去,使两个本来处于中性的物体变成为

带电的物体,这就是我们耳熟能详的“摩擦生电”现象。
    摩擦生电过程中,电子转移的数量和转移速度不仅与材料的性能差异有关,也与现场温度和湿度有关。秋冬季节,由于空气

湿度低,分子间的黏滞力小,运动速度加快,很容易产生静电。不仅流动的空气会产生静电,我们在地板上走动、旋转转椅、开

关抽屉、拿取纸笔、移动鼠标等动作也会产生静电,使这些物体和人体带上静电荷。
    除了摩擦生电,用电设备中还有“感应生电”和“容性生电”等静电成因。设备、电路、金属与非金属结构之间即便不发生

接触,也会通过上述两种方式产生静电。俗话说,隔山不打鸟,但物体间的静电感应现象即便相隔一段距离也会发生:CRT显示器

屏幕作为一个感应源,也会在身体上感应出静电,使我们的脸上布满灰尘;两根平行导线之间因为存在寄生电容,也会在彼此间

转移电荷。
    二、ESD是电脑的无形杀手
    在我们周围甚至身上都会带有不同程度的静电,当静电积累到一定程度时就会发生静电释放。ESD过程是处于不同电势的物体

之间的静电电荷转移过程,其强烈程度受电量大小及物体间距的影响。自然界的雷电现象是强对流气候下典型的ESD现象,瞬间所

释放的巨大能量,能将雷电流所经过的空气电离,使空气变成阻值很低的导电通道,形成超强的电流和极高的温度,破坏力极大


    日常生活中的ESD现象在频繁地发生着,虽然没有雷电那么强烈,也会有火花式放电,不仅伴有“噼叭”声响,还会闪闪发光

。研究表明,当电压大于8000V时可看到ESD发出的光亮,当电压大于6000V时可听到ESD的放电声;当电压大于3000V时可感觉到有

ESD发生;而当静电电压低于3000V时,也会发生ESD过程,只是我们没感觉到而已。也就是说,很多ESD过程是悄无声息地进行的


    ESD是电脑的无形杀手。当静电电压较低时,ESD产生的电气噪声会对逻辑电路形成干扰,引发IC芯片内逻辑电路死锁

(LatchUp),导致数据传输或运算出错,也可能对芯片形成轻微的物理损伤而提前老化或潜在失效;当静电电压超过250V时,

ESD就能击穿电脑芯片了。
    ESD作用于电脑芯片时,由于放电回路的电阻通常都很小,所以电荷释放的瞬间放电电流会很大。例如将带静电的电缆插到电

脑的接口上时,放电回路的电阻几乎为零,形成高达几十安培的放电电流,如此大的尖峰电流一旦从芯片的某个引脚流入,足以

将芯片的局部熔化,烧断芯片内的晶体管和金属连线,使芯片产生永久性的功能丧失,或者破坏芯片内的钝化层,使芯片性能降

低。芯片损坏后,我们从外观上丝毫看不出有什么变化,但利用FESEM仪器还是可以看清电路熔断的情形。

    如今电脑里的CPU芯片、存储器芯片和主板上的南桥、北桥等超大规模集成电路芯片广泛采用CMOS(复合金属氧化物半导体)

材料,CMOS器件具有集成度高、成本低、速度快、能耗低的优点,因此使用范围很广。然而,CMOS器件的一个致命的弱点是输入

阻抗很大,很容易被ESD击穿。随着芯片工艺的进步,工作速度加快了,但芯片也变得脆弱了。集成度的提高使得器件尺寸越来越

小,器件之间的连线宽度越来越窄,钝化层越来越薄,这些因素都会时芯片对静电放电的敏感性也越大。一个不太高的电压就能

将晶体管击穿,一个微小的ESD电流就能将连线熔断。
    Intel的研究表明,在引起电脑故障的诸多因素中,ESD是最大的隐患,将近一半的电脑故障都是由EOS/ESD引起的,EOS表示

过电应力(ElectricalOverStress)。
    ESD对电脑的破坏作用具有隐蔽性、潜在性、随机性和复杂性的特点,当我们在接触电脑板卡和芯片时,不管是电脑上有静电

,还是我们身体上有静电,ESD都有可能发生在接触的瞬间,可谓防不胜防。

 

 

 
 
 
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