静电放电的电流路径和电位讨论
静电放电的电流路径和电位讨论
一切物体都是由带有负电荷的电子和带有正电荷的质子和中性的中子构成。
然而，两个物体接触或剥离时，一个物体的电子跳出，正极性变多，呈现正极性。
另一个物体电子附着增加，负电荷增多，呈现负极性。
当两物体接触时，电荷会迁移到相对地吸附力强的一方，产生电子的移动。
期间就会产生电场的变化。
当电荷变化达到一定的大小的时候，击穿期间介质而产生放电的现象就是“静电放电”，简称为ESD 。
我们平常测试的静电放电模型人体模型，其放电电路原理图如图 1所示。
图 1 静电放电人体模型电路图
实际的放电枪和产品测试布置图如图 2所示。
图 2 ESD 测试布置图
测试当中，我们经常会碰到将电荷直接注入到产品的工作地和电源当中，导致被测产品工作不正常，出现复位、死机等情况。
这很大一部分原因可能是地电位发生了变化，由于模拟或者数字信号电平的高低的参考标准就是系统的工作地。
如果系统的工作地的电位发生了变化势必导致信号的电平发生变化，如模拟信号被拉低或者抬高，数字电平发生翻转，所以导致了系统的异常。
因此研究ESD 测试时系统工作地的地电位高低的变化将引导我们进行ESD 问题的分析和整改。
ESD 测试时，测试电压的等级有正负极性之分。
当分别用正负电压分别直接施加在系统的电源和地上，其电流流向和地电位的变化是什么样的情况呢？我们分别讨论此四种情尖锥放电头
静电放电枪
被测产品
况。
情况一：静电放电的正电压施加在正电源上
当静电放电为正电压时，直接对电源线进行放电（放电电压>>电源电压），此时静电枪显现的是正极性。
当接触到电源线时，静电枪对电子的吸附力大于电源线，此时电子从电源线流到静电枪，电流的流动方向与电子的方向相反即其从枪头流向电源线。
由于电源线失去了电子，其正极性会增强。
会导致电源线电位增高。
其流程图如图3所示。
图 3 情况一框图
情况二：静电放电的负电压施加在正电源上
当静电放电为负电压时，直接对电源线进行放电（放电电压<<电源电压），此时静电枪显现的是负极性，带有大量的电子。
由于电源线的吸附力大于静电枪，此时电子从静电枪流向电源线，电流从电源线流向静电枪。
电源线得到电子，其负极性会增强，导致电源线电位降低。
其流程图如图4所示。
图 4 情况二框图
情况三：静电放电的正电压施加在工作地上
当静电放电为正电压时，直接对工作地进行放电。
此时静电枪显现的是正极性。
当接触工作地进行放电时，静电枪的吸附力大于工作地，电子从工作地流向静电枪，电流从静电枪流向工作地。
工作地失去电子，正极性增强。
从而抬高了地电平。
其流程图如图5所示。
图 5 情况三框图
情况四：静电放电的负电压施加在工作地上
当静电放电为负电压时，直接对工作地进行放电。
此时静电枪显现的是负极性，当接触
工作地进行放电时，工作地的吸附力大于静电枪，电子从静电枪流向工作地，电流从工作地流向静电枪。
工作地得到电子，其负极性增强。
从而降低了地电平。
其流程图如图
图 6 情况4框图。
手机ESD静电放电模型和分析
情况 1： 孤立的金属片容易导致 ESD 问题，是因为金属片的等效导体面积大（特别是那种尖端多的金 属片），容易积聚电荷。当积聚足够多后就容易击穿空气转嫁到附近的敏感信号线或者元器 件上。所以金属片最好能够接地；条件不允许的，附件的电路和元器件要尽量用参考地平面 保护好（包围，覆盖，弄多一些尖端结构（如过孔），面积尽量大一些），以让金属片放电时， 能够把尽量多的电荷吸附过来。
放电路径 3：即信号线与参考地之间的通路，假设是由电路之间的各种电子元件、部分 PCB 构成的。所以如果大量的电荷通过这条路径的话，会对电路造成不可预计的干扰，使我们设 计时需要规避的。
按目前的设计规范，手机中的 3 条放电路径，放电路径 1 的放电阻抗远远大于放电路径 2 的放电阻抗（因为信号面的“折合等效”面积远远小于地平面），放电路径 3 的放电阻抗数 量级不好说，我想一般会远小于放电路径 2，所以： 放电阻抗： 放电路径 1 ＞＞＞ 放电路径 2 ＞ 放电路径 3
图1
（下面，以图 1 中红色层为信号线为例子进行分析）
放电路径 1：即信号线与大地之间的通路，假设是由空气、手机外壳、其他不重要、人体、 ESD 实验室中的耦合板、桌子椅子等等等等的物体构成的。
放电路径 2：即参考地与大地之间的通路，假设是由空气、手机外壳、其他不重要、人体、 ESD 实验室中的耦合板、桌子椅子等等等等的物体构成的。
假设初始手机为电中性，现在使用静电枪分别促使 地平面/信号线 积累大量电荷 情况 1：静电枪打在地平面上 电荷直接从放电路径 2 跑掉，没有经过内部器件，必然不会造成影响。
情况 2：静电枪打在信号线上 电荷先通过放电路径 3，从信号线到达参考地平面，然后再从放电路径 2，到达大地。 由于由电路之间的各种电子元件、部分 PCB 构成的，如果这个放电路径 2 上有一些敏感的 元器件、信号线，就会对电路造成影响。 所以，如下图 2，在一些敏感的元器件和信号线上加 TVS 管，其实就是提供另外一条低阻抗 的放电路径 4，分走大部分通过放电路径 3 的电流，从而保护电路，并且同时钳住电压，防 止电压过高打坏器件。
静电的产生和静电的放电
静电的产生和静电的放电静电是我们日常生活中常见的现象之一。
当两个物体之间发生摩擦或分离时，会产生静电。
在这篇文章中，我们将深入探讨静电的产生过程以及静电的放电现象。
一、静电的产生静电的产生是由于物体带电粒子之间的相互作用引起的。
当两个物体之间相互摩擦或分离时，电荷的转移会发生，从而产生静电。
静电的产生过程可以通过以下几个步骤来解释：1. 初始状态：在初始状态下，两个物体的电荷是平衡的，即正负电荷数量相等。
2. 摩擦或分离：当两个物体相互摩擦或分离时，它们表面的电荷分布会受到影响。
在摩擦或分离过程中，一部分电荷会从一个物体转移到另一个物体上。
3. 电荷转移：摩擦或分离导致电子在物体表面的转移。
如果两个物体之间存在差异，即一个物体的电子数多于另一个物体，则会形成正负电荷差异。
4. 静电的积累：电子转移后，物体中的电荷不再平衡。
电子的聚集和静电的积累会导致物体带电。
二、静电的放电静电的放电是指带电物体失去电荷的过程。
当带电物体与另一个具有较低电位的物体接触时，电荷会传输到较低电位的物体上，导致带电物体失去电荷。
静电的放电可以通过以下几个步骤解释：1. 带电物体：带电物体可能是通过摩擦或分离而产生的带电物体。
它们可以是正电荷或负电荷。
2. 导体接触：带电物体与一个导体接触时，电荷会从带电物体转移到导体上。
导体上的电荷会将电荷尽可能均匀地分布。
3. 电荷中和：当带电物体的电荷通过导体的接触传输时，电荷会逐渐中和。
导体的电荷会调整到一个平衡状态，使整个系统中的电荷保持中立。
4. 放电：带电物体失去电荷后，静电放电就完成了。
放电过程中，原本带电的物体重新恢复到电荷平衡的状态。
总结：静电的产生是通过物体之间的摩擦或分离引起的电荷转移过程。
而静电的放电则是带电物体失去电荷的过程，可以通过与导体的接触来实现。
虽然静电现象在日常生活中经常出现，但我们仍需注意其潜在的危险。
静电的积累可能导致火灾或电击等意外事故。
因此，在涉及高静电积累的环境中，我们应采取相应的安全措施，如使用防静电材料或接地装置来降低静电的积累和放电的风险。
静电放电电路 -回复
静电放电电路-回复静电放电电路是一种常见的电路设计，用于控制和释放静电能量，以防止设备或者电子元件受到静电损害。
在本文中，我们将一步一步地介绍静电放电电路的原理、组成部分、工作原理以及实际应用。
一、静电放电电路的原理静电放电电路的原理是基于静电的产生和释放。
静电是指电荷在物体表面积聚而产生的一种现象。
当物体表面电荷积聚到一定程度时，静电就会产生，当电荷得不到及时释放，则会造成静电放电。
静电放电可以引发火花、电击以及设备损坏等危险，因此需要通过静电放电电路来控制和释放静电能量，以保护设备和人员的安全。
二、静电放电电路的组成部分静电放电电路通常由以下几个主要组成部分组成：1. 静电感应电极：用于感应和收集周围的静电能量，并将其导入电路中。
静电感应电极通常由导电材料制成，如金属或者导电塑料。
2. 静电电容器：用于储存和释放静电能量。
静电电容器的选择取决于电路的需要，通常以电容量和额定电压为基准。
3. 静电放电电阻：用于限制静电能量的释放速度，避免过大的放电电流对设备造成损坏。
静电放电电阻的阻值通常根据电路的需求和静电放电速度确定。
4. 静电放电开关：用于控制静电放电电路的开关状态。
静电放电开关通常是电子开关，能够快速响应并关闭电路，以防止静电释放。
三、静电放电电路的工作原理静电放电电路的工作原理可以简述如下：1. 当静电感应电极感应到周围的静电能量时，会产生电压和电荷。
2. 静电感应电极将感应到的静电能量导入静电电容器。
3. 当静电电容器电荷达到一定程度时，静电放电开关会检测到电容器的电荷状态。
4. 当静电放电开关检测到静电电容器电荷达到指定阈值时，开关会打开，启动静电放电电路。
5. 静电电容器通过静电放电电路释放静电能量，将其导入静电放电电阻。
6. 静电放电电阻限制静电能量的释放速度，防止过大的放电电流引发危险。
7. 静电放电电路工作完成后，静电放电开关会关闭，电路恢复到初始状态。
四、静电放电电路的实际应用静电放电电路在许多领域中有着广泛的应用，下面列举几个典型的应用场景：1. 电子设备保护：在电子设备制造和使用过程中，静电放电是一个常见的问题。
静电放电原理
静电放电原理静电放电是指在两个带电体之间，由于电荷的不平衡而产生的电流放电现象。
静电放电是一种常见的现象，我们可以在日常生活中看到很多例子，比如在干燥的天气中，我们脱下衣服时会听到“噼里啪啦”的声音，这就是静电放电的表现。
静电放电的原理是电荷的不平衡。
当两个带电体接触时，它们之间的电荷会发生转移，从而使它们的电荷不平衡。
如果两个带电体之间的电荷差异足够大，就会产生电流放电现象。
静电放电的过程可以分为三个阶段：充电阶段、放电阶段和复原阶段。
在充电阶段，带电体之间的电荷开始转移，直到它们的电荷不平衡达到一定程度。
在放电阶段，电荷开始流动，形成电流放电现象。
在复原阶段，电荷重新分布，带电体恢复到原来的状态。
静电放电的现象可以用一个简单的实验来演示。
我们可以用一个塑料梳子梳头发，然后将梳子靠近一块金属片。
当梳子靠近金属片时，我们可以听到“噼里啪啦”的声音，这就是静电放电的表现。
这个实验的原理是，当我们梳头发时，梳子会带上一些电荷，这些电荷会在梳子和金属片之间产生电流放电现象。
静电放电不仅在日常生活中常见，也在工业生产中广泛应用。
例如，在印刷行业中，静电放电可以用来吸附纸张，使其保持平整，从而提高印刷质量。
在电子行业中，静电放电可以用来清洁电子元件表面的灰尘和污垢，从而提高电子元件的性能。
静电放电也有一些危害。
例如，在石油化工行业中，静电放电可能会引起爆炸。
这是因为在石油化工生产过程中，会产生一些易燃气体，这些气体在静电放电的作用下可能会引起爆炸。
因此，在石油化工生产中，需要采取一些措施来防止静电放电的发生。
静电放电是一种常见的现象，它的原理是电荷的不平衡。
静电放电不仅在日常生活中常见，也在工业生产中广泛应用。
但是，静电放电也有一些危害，需要采取一些措施来防止其发生。
有关静电的实验报告
静电实验报告实验目的本实验旨在通过一系列实验，了解静电的产生、传导和放电过程，并研究一些与静电有关的现象和应用。
实验器材•塑料薄片•羊毛布•塑料梳子•导线•电流计•金属探针实验步骤实验一：静电的产生1.将塑料薄片剪成不同形状的小片，如正方形、长方形和圆形。
2.用羊毛布擦拭每个小片，使其带电。
3.将带电的小片分别靠近金属探针，观察是否会有静电放电现象。
实验二：静电的传导1.用塑料梳子梳理头发，使头发带电。
2.将带电的头发靠近金属探针，观察是否会有静电传导现象。
3.将头发与其他物体（如纸片、木棒等）接触，观察是否会有静电传导现象。
实验三：静电的放电1.将一个带电的塑料薄片与电流计连接，记录下静电放电的电流大小。
2.逐渐增加与带电薄片相连接的金属探针的长度，再次记录静电放电的电流大小。
3.分析记录的数据，观察静电放电电流与金属探针长度的关系。
实验结果与讨论实验一：静电的产生在靠近金属探针时，带电的小片会发生静电放电现象。
这是因为当小片带电时，其周围的空气中也会带电，而金属探针提供了静电放电的路径，使得带电小片的电荷释放到金属探针上。
实验二：静电的传导带电的头发靠近金属探针时，也会发生静电传导现象。
这是因为头发上的静电荷会通过金属探针的导电性，传导到地面或其他物体上。
实验三：静电的放电静电放电的电流大小与金属探针的长度有关。
当金属探针的长度增加时，由于导电路径更长，电流也会相应增大。
这说明静电放电的电流与导电路径长度成正比。
结论通过以上实验，我们对静电的产生、传导和放电过程有了更深入的了解。
静电能够通过导体传导，而造成静电放电的电流与导电路径长度成正比。
这些实验结果对于我们理解静电现象及其应用具有一定的指导意义。
实验注意事项•在进行实验时，应小心操作，避免触电等安全问题；•实验过程中应注意保持实验环境干燥，避免湿气对实验结果的影响；•实验结束后，应及时清理实验器材，保持实验环境整洁。
参考资料无。
静电放电原理
静电放电原理
静电放电是指物体中累积的静电电荷通过导体或空气中的电流路径释放出来的过程。
静电放电的主要原理是当物体表面或介质中存在电荷累积时，电荷会形成一个电场，并且具有一定的电位差。
当两个电荷不相等的物体或区域之间的电位差足够大时，静电放电就会发生。
静电放电可以发生在许多不同的情况下，例如电击、雷击和静电火花。
在这些情况下，电荷的累积可能源于摩擦、电离、接触或其他方式。
当电场强度足够大时，电荷就会沿着电流路径移动，释放出能量并产生放电现象。
在一个典型的静电放电过程中，电荷会从一个物体转移到另一个物体，或者沿着导体或空气中的路径移动。
这个路径通常是由电位差决定的，电位差越大，电流越强。
在放电发生时，电荷的能量被释放出来，可能以热能、光能或声能的形式。
静电放电是一个自然现象，也是我们日常生活中的常见现象。
为了避免不必要的危险，我们需要注意静电的积累和释放。
在工业和实验室环境中，我们可以采取措施来防止静电放电对设备和人员的损害，例如使用导电材料和接地装置来排除电荷的累积。
总之，静电放电是通过释放累积的静电电荷来平衡电位差的过程。
它是静电现象中很重要的一部分，对我们的生活和工作都有一定的影响。
静电放电实验原理
静电放电实验原理静电放电实验是一种观察静电放电现象的实验，其原理是通过对两个带电物体间的放电现象进行观察，来研究静电的性质和行为。
下面将详细介绍静电放电实验的原理。
1.静电的定义静电是指在物体表面或内部累积的电荷。
在物体摩擦、分离或接触电荷不平衡时，会产生静电。
通常，静电可以产生电场，这个电场可以对周围的物体或电荷产生作用力。
2.静电放电的定义静电放电是指在静电场中，电荷流动或电子跃迁而产生的电荷移动。
静电放电可以让累积在物体表面或内部的电荷消失，使得物体电中性。
3.静电放电实验器材静电放电实验需要的器材如下：(1)带电球体(2)金属导体(3)电位计(4)漏斗(5)电源(6)塑料支架4.静电放电实验的步骤静电放电实验的步骤如下：(1)将带电球体A移动到金属导体B近处，可以看到在球体A和导体B之间形成了电荷积累。
当距离足够近时，电势差足以使得电荷在两个物体之间发生跨越放电，产生火花。
(2)通过调节电位计，将两个物体的电势差调节到最大值，可以观察到放电时火花的长度变化。
(3)可以通过改变实验环境的湿度、温度和气压等实验条件来观察火花距离的变化。
(4)在实验过程中，需要注意安全，特别是当电势差较大时更需要加强安全措施。
5.实验结果分析静电放电实验的结果会显示出在给定的电势差下产生的火花长度。
通过观察不同实验条件下火花长度的变化，可以得到一些结论。
在相同电势差下，湿度越大，空气中的水蒸气就越多，每个分子之间存在的吸引力也更强，因此火花长度更短。
相反，在相同湿度下，温度越高，气压越低，火花长度则更长。
通过对不同金属导体的实验结果进行比较，还可以发现一些关于电荷载体的规律。
在相同的电势差下，钨导体的放电电流比铁导体的电流大得多。
这是因为钨具有更高的电导率，电流可以更容易地流动，导致火花更容易产生。
6.实验应用静电放电实验在日常生活中有很多应用。
在电子学、空气污染监测和地震预警等领域中，静电放电技术都有很广泛的应用。
静电放电
静电放电物体的静电带电，又称静电起电，它是由于处于不同带电序列位置的物质之间接触分离（摩擦）使物体上正负电荷失去平衡而发生的静电现象。
静电放电是指带电体周围的场强超过周围绝缘介质的击穿场强时，因介质产生电离而使带电体上的电荷部分或全部消失的现象。
在大多数情况下，静电起电与放电是同时发生的，而且静电起电-放电是一个随机的动态过程，在这过程中，不仅有静电能量的传导输出，而且有电磁脉冲场的辐射。
一、静电放电的形式静电放电形式与带电体的几何形状、电压和带电体的材质有关。
静电放电可分为以下形式：(1)电晕放电：是发生在带电体尖端或曲率半径很小处附近的局部放电。
电晕放电可能伴有轻微的嘶嘶声和微弱的淡紫色光。
电晕放电一般没有引燃危险。
(2)刷形放电和传播型刷形放电:都是发生在绝缘体表面的有声光的多分支放电。
当绝缘体背面紧贴有金属导体时，绝缘体正面将出现传播型刷形放电。
同一绝缘体上可发生多次刷形放电或传播型刷形放电。
刷形放电有一定的引燃危险；传播型刷形放电的引燃危险性大。
(3)火花放电:是带电体之间发生的通道单一的放电。
火花放电有明亮的闪光和有短促的爆裂声。
其引燃危险性很大。
(4)雷型放电：是悬浮在空间的大范围、高密度带电粒子形成的闪电状放电。
其引燃危险性很大。
二、静电放电的特点静电起电的最常见原因是两种材料的接触和分离。
最经常发生的静电起电现象是固体间的摩擦起电现象。
此外还有剥离起电、破裂起电、电解起电、压电起电、热电起电、感应起电、吸附起电和喷电起电等。
物体的静电起电—放电一般具有高电位、强电场和宽带电磁干扰等特点。
三、静电放电的危害（1）静电放电破坏，使元件受损不能工作，静电放电会导致电子设备的误动作和电路的损坏。
（2）静电放电引发的瞬时大电流（静电火花）引燃引爆易燃、易爆气体混合物或电火工品，造成意外燃烧、爆炸事故。
（3）静电放电使人体遭受电击引发操作失误造成二次事故、静电场的库仑力作用使纺织、印刷、塑料包装等自动化生产线受阻。
静电放电(ESD)原理
器件可以操作但性能不稳定，维修次数因而增加 约占受静电破坏原件的百分之九十
最后综合表现为功能故障甚至造成人身伤害
©CATR
王洪博：静电放电(ESD)原理；2010年6月9日；深圳
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ESD对器件的危害
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王洪博：静电放电(ESD)原理；2010年6月9日；深圳
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王洪博：静电放电(ESD)原理；2010年6月9日；深圳
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静电产生的机理
静电产生的方式
摩擦、碰撞、剥离、流动带电、喷出带电、搅拌带电
如滚轮移动、人员走动、油罐车泄油时、喷嘴喷出之溶剂、搅拌机 静电是由于处于不同带电序列位置的物体之间接触分离，使物体上正负电荷失去平衡而发生
石棉
兔毛
玻璃
云母
hair
尼龙
羊毛
毛皮
铅
蚕丝
铝
纸
棉花
钢
中性
木材
琥珀
密封蜡
硬橡胶
镍、铜
黄金、白金
硫磺
嫘莹
聚脂
赛璐璐
奥龙
聚胺脂（PU）
聚乙烯（PE）
聚丙烯（PP）
乙烯基（PVC）
Kel-F
硅
铁弗龙
- 电荷
摩擦带电序列表
表格中处于前列的物质容易失去电子，处于后列的物质易 于得到电子，因此如果两物质摩擦并随即分离，处于表中前列 的物 质将带正电，处于后列的物质带负电。
EMC的一点心得
电快速脉冲试验这个试验仅对电源线的高端进行，干扰串联在电源线上，因此是一种差模干扰。
共模性的干扰对设备的影响体现在其它试验中，CS114和RS103。
注意：在CE102和CS101之间存在着26dB 的差别，这绝不是富裕量。
因为，CE102仅是对单台设备提出的限制，整个电网上会有多台设备，这些设备发射的干扰叠加起来会接近CS101的值。
瞬态干扰抑制器件：瞬态干扰是指时间很短，但是幅度很大的干扰。
这种干扰一般有两种形式，一种是内阻 很小的信号源产生的电流很大的脉冲干扰，另一种是衰减正弦波。
对这类干扰可以用瞬态抑制器件进行抑制。
瞬态抑制器件分为两类，一类是基于气体放电机理的，称为气体放电管。
另一类是基于非 线性电阻特性的，例如压敏电阻和顺态抑制二极管。
三种器件的特性如图所示。
它们的共 同特点是，当器件上的电压超过一定值时，器件的电阻变得很低，从而将干扰能量泄放掉。
气体放电管：原理：两个保持一定间距的导体，放置在一个充有特定气体的密封管内，当两个导体 间隙上的电压超过一定幅度时，间隙之间的气体导通，器件变为短路状态。
压敏电阻：原理：压敏电阻的阻值随着施加在压敏电阻上的电压变化，当电压超过一定值时，电阻 急剧降低，电压越高，阻值越低。
瞬态抑制二极管（TVS ）：原理：是一种工作在反向偏置状态的二极管。
当施加在二极管上的电压较低时，二极管 截止，当电压超过一定值时，二极管迅速导通。
抑制浪涌的器件主要有压敏电阻、瞬态抑制二极管和气体放电管。
下面这三种器件的特性做一比较。
1压敏电阻：原理：当压敏电阻上的电压超过一定幅度时，电阻的阻值降低，从而将浪涌能量泄放掉，并将浪涌电压的幅度限制在一定的幅度。
特点：峰值电流承受能力较大，价格低。
缺点：钳位电压较高（相对于工作电压），随着受到浪涌冲击的次数增加，漏电增加，响应时间较长，寄生电容较大。
2 瞬态抑制二极管（TVS）：原理：当TVS上的电压超过一定幅度时，器件迅速导通，从而将浪涌能量泄放掉，并将浪涌电压的幅度限制在一定的幅度。