静电放电干扰及其抑制
静电放电抗干扰度实验
(6)
“POWER” 开关
此开关用于接通NS61000-2的主电源。 当此开关按入时，发生器的主电源接通，而且 相应的指示灯亮。
(7)
“SINGLE”：单次放电。
用于对测试仪工作方式的选择,按一次放 电枪的枪机,测试仪便放一次电。
(8)
“REPEAT”：重复放电。
用于对测试仪工作方式的选择。 按"INTERVAL"设定的间隔时间连续放电。 按下此开关,放电枪便一直放电，直至把枪 机放开为止。
气隙放电 放电电极的尖端要靠近被试设备表面来进 行放电。每次放电后，放电电极要从被试设备上 移开，然后才能再进行一次单次放电，直到规定 的放电次数结束。
静电放电实验
直接放电
间接放电
接触放电
空气放电
垂直耦合放电
水平耦合放电
对被试设备的直接放电 试验应在正常操作时，操作人员可能触摸到被试设 备表面上的点和面进行。试验电压由小到大逐渐增加， 最后增至所选定的严酷度等级。测试时采用单次放电。 每点10次，每次放电后要间隔1秒后再做另一次放电。 有时为了确定系统是否出错，间隔时间取得稍长一点。 对用于研究为目的的试验，有时可以将放电速率用到每 秒20次。放电中，放电枪要垂直于放电表面，这有助于 提高测试结果的再现性。 对被试设备的间接放电 对在被试设备附近的物体的静电放电，可以用测试 仪向耦合板的接触放电来模拟。耦合板与被试设备的每 一面 (包括前、后、左、右和下方、共五个面 )都是平 行放置的，间隔为0.1m。在每一面上用最敏感的极性 至少放电10次。另外，规定垂直耦合板的尺寸为 0.5×0.5m2。
被试设备要根据它的工作情况来连接，但被试设备与 实验室的墙壁和其它金属物体之间至少要离开1m。
基于EMC静电放电的整改方案与设计
基于EMC静电放电的整改方案与设计文章阐述了静电放电的原理和危害，以及原因分析和基本对策。
通过具体的整改方案和典型电路，掌握了静电放电抗扰度的整改和设计。
标签：静电放电；ESD整改方案及实例；防静电设计1 静电放电原理及其危害静电放电是一种自然现象，当两种不同介电强度的材料相互摩擦时，就会产生静电电荷，当其中一种材料上的静电荷积累到一定程度，在与另外一个物体接触时，就会通过这个物体到大地的阻抗而进行放电。
静电放电对电子设备（产品）就是一种主要的干扰源。
静电放电对产品两种危害：（1）当人体接触到半导体的时候，通过静电放电，可以导致数层半导体材料击穿，导致损坏设备（产品）、瘫痪系统等，造成不可挽回的损失。
（2）静电放电形成的骚扰电流和电磁波会被产品吸收，造成产品的误操作、误显示。
2 静电放电的危害分析及防护措施2.1 静电放电对产品危害分析静电放电对产品的非破坏性影响，是由于静电放电形成的骚扰电流或电磁波被PCB板上的线路和元器件吸收，从而转换成为对产品的电子系统造成传导干扰和辐射干扰。
常见的现象有：死机、复位、数据丢失、显示异常（蓝屏、花屏、数码管乱显示）、产品失效等。
静电放电对产品的破坏性影响，是由于静电放电的热效应和强电磁效应造成的。
静电放电的热效应是因为静电电流大、电压高、放电时间短，形成破坏性热击穿，导致电路损坏。
静电放电的强电场效应是因为MOS器件的栅极氧化膜厚度为1*10-7m量级，100V的静电电压在栅极氧化膜上可以产生1*106kV/m的强场，而MOS管的氧化膜的击穿强度仅为0.8*106-1*106kV/m。
因此静电电压容易导致MOS场效应管的栅极氧化膜被击穿，使MOS管器件失效。
2.2 常用静电放电的防护措施2.2.1 静电放电经常容易出现问题的部位静电放电容易产生的部位：接口连接处、面板按钮处和结构缝隙。
2.2.2 接口連接处的静电放电处理措施（1）保证连接器的金属外壳和设备的金属外壳良好接触，使静电电流直接从设备外壳泄放到大地上。
静电放电抗扰度试验
当带电物体接近导体时，导体上的自 由电荷会受到电场力的作用而重新分 布，形成感应电荷，从而产生静电。
静电放电的传播途径
电场传播
静电放电产生的电场会在空间中 传播，影响周围物体的电荷分布。
电流传播
静电放电会产生电流，电流沿着导 电介质传播，对周围物体产生电磁 干扰。
耦合传播
静电放电通过耦合的方式将干扰信 号传播到其他电路或系统。
2. 施加静电放电
使用静电放电模拟器在被测设备上施加静电放电脉冲，分别在几个不 同的位置和角度进行多次试验。
3. 监测与记录
通过信号发生器和示波器等测试设备监测被测设备在静电放电过程中 的性能表现，如信号质量、电路参数等，并记录相关数据。
4. 结果分析
根据记录的数据分析被测设备的静电放电抗扰度性能，评估其在静电 放电环境中的可靠性。
静电放电类型
根据放电电流的波形和能量，静电放电可分为三种类型：电晕放电、刷形放电 和火花放电。
静电放电的危害
01
02
03
电子设备损坏
静电放电产生的瞬时电流 和电压可能超过电子设备 的耐受阈值，导致设备性 能下降或损坏。
数据丢失
静电放电可能引发电磁脉 冲，干扰计算机存储的数 据，导致数据丢失或损坏。
人体伤害
静电放电对人体有一定的 电击作用，长期接触静电 放电的工作人员可能面临 健康风险。
静电放电抗扰度试验的意义
提高产品质量
通过进行静电放电抗扰度 试验，可以评估产品的抗 静电干扰能力，提高产品 的可靠性和稳定性。
保障人员安全
通过确保产品具备足够的 抗静电放电能力，可以降 低人员因电击而受伤的风 险。
如IEC 61000-4-2、EN 610004-2等，规定了静电放电抗扰度试 验的测试方法、等级和限值要求 。
笔记本电脑静电放电的整改措施
电磁干扰抑制技术912021年第2期 安全与电磁兼容引言随着科技的进步，集成电路的应用越来越广泛，笔记本电脑内部的器件日趋集成化、小型化，从而产生的电磁兼容问题越发多见。
静电放电（ESD）是笔记本电脑发生故障的主要因素，严重时会导致笔记本无法正常工作，笔记本电脑的抗扰性是衡量其稳定性的重要指标之一。
ESD 所导致的产品性能降低（误动作、无故重启等）使得用户体验感变差，这对于笔记本电脑品牌终端市场的认可度影响较大。
因此ESD 测试结果的优劣，直接影响到笔记本电脑品牌的市场影响力和竞争力。
本文通过对ESD 测试出现的问题进行整改，达到通过测试法规并提高产品稳定性的效果。
1 笔记本电脑的ESD 试验方法ESD 主要通过直接传递的传导干扰和空间耦合的辐射干扰两种方式产生短时的高压、强电流和丰富的谐波电磁场，进而影响笔记本内部的模拟、数字信号处理、逻辑处理芯片的误动作或复位，使产品性能受影响甚至导致产品不可逆的损坏[1]。
本文依据 GB/T 17626.2-2006《电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验》[2]中对ESD 的试验规定，笔记本电脑ESD 测试采用静电模拟器（俗称静电枪）作为干扰源。
通过设置测试空气放电电压±15 kV，接触放电电压±8 kV，详细测试电压和产品状态见表1。
客户要求测试点为金属件进行接触和空气放电，测试点为非金属件进行空气放电。
笔记本试验分为电池模式和电源模式，电源模式通过电源适配器给笔记本电脑供电，电池模式则通过笔记本自带的电池进行供电。
试验过程中，被测笔记本电脑运行相应的软件程序，保证笔记本电脑处于全部功能开启并运行状态；通过静电枪对笔记本进行每个测试点的放电测试，考察笔记本电脑抗干扰能力，连接方式参照法规GB/ T 17626.2-2006中的图5，实际测试布置见图1。
摘要为了保证产品能够在交付给客户后稳定运行，依据GB/T 17626.2/IEC61000-4-2的规定对笔记本电脑产品进行静电放电测试中，产品出现死机、重启、花屏等现象，导致测试结果不合格。
静电放电与防护基础知识
静电放电与防护基础知识CATALOGUE 目录•静电放电概述•静电放电的物理机制•静电放电的防护措施•静电放电的监测与测量•静电放电的危害及案例分析CHAPTER静电放电概述静电放电（Electrostatic Discharge, ESD）是指不同静电电位物体之间由于存在静电力作用而产生的静电电荷转移现象。
静电放电通常发生在两个具有不同静电电位的物体之间，如带电体与接地体之间、带电体与带异种电荷的带电体之间。
静电放电过程中，静电电荷的转移会导致静电电位差消失，从而消除或减少物体之间的静电力。
静电放电定义静电放电可能会对电子设备、电器、人体等造成危害，如电击、火灾、过电压等。
在电子设备中，静电放电可能会导致器件损坏、电路板故障等问题，从而降低设备性能或使其失效。
静电放电现象包括火花放电、电晕放电、表面放电等。
静电放电现象及危害静电放电模型CHAPTER静电放电的物理机制电介质材料的电阻率大于10^12 Ω·m时，可视为绝缘体。
绝缘体的电导率极低，在静电场作用下，其内部的电流极小。
绝缘体的电介质在静电场作用下不易极化，即电介质在静电场中的电导率几乎为零。
电介质绝缘性能123电介质在静电放电下的绝缘性能变化静电放电产生的电磁场具有较高的频率和较短的持续时间。
在静电放电过程中，电流主要集中在电介质材料的表面。
静电放电的电流波形具有脉冲形式，其上升时间和持续时间取决于电介质材料的性质和静电场的强度。
静电放电的电磁场和电流特性CHAPTER静电放电的防护措施防静电设施和装备01020304防静电工作台防静电椅手腕带脚腕带静电屏蔽接地离子化防静电涂料静电放电防护原理及技术0102静电放电敏感度等级和防护措施选择CHAPTER静电放电的监测与测量静电监测器静电接地是一种将静电荷导入地面的方法，通过将设备或部件连接到接地网络，以确保其电位与地面相同。
静电接地静电消除器静电电荷测量仪静电电荷测量仪是一种用于测量静电电荷的仪器，它可以通过测量物体携带的电荷量来评估静电电荷。
ESD(静电放电)原理、模型及防护
料、防静电涂料等，以降低设备表面静电电荷的积累。
设备接地
Байду номын сангаас
02
将设备与大地连接，使设备上积累的静电电荷能够迅速泄放到
大地，避免静电放电对设备造成损害。
静电消除器
03
在关键部位安装静电消除器，通过产生相反电荷来中和设备表
面的静电电荷，达到消除静电的目的。
系统级防护策略
系统接地
将整个系统与大地连接，确保系统内各部分电位一致，减少静电放 电的可能性。
ESD(静电放电)原理、模型及防护
目录
• 静电放电（ESD）基本概念与原理 • ESD模型与特性分析 • ESD防护措施与方法 • ESD测试与评估方法 • ESD在工业生产中应用案例分享 • 总结与展望
01
静电放电（ESD）基本概念与原 理
静电产生及危害
静电产生原因
物质接触、摩擦、分离等过程导 致电荷不平衡，形成静电。
规范操作培训
制定详细的设备操作规范，对操作人员进行培训，确保其在操作 过程中能够遵循规范，减少静电放电的风险。
静电防护装备使用
要求操作人员佩戴防静电手环、防静电鞋等静电防护装备，降低 人体静电对设备的影响。
04
ESD测试与评估方法
测试标准介绍
这是国际电工委员会制定的静电放电抗扰度测试标准，它规定了 测试等级、测试方法、测试环境和设备要求等。
特性
HBM放电电流具有较快的上升时间和较短的持 续时间，通常持续几百纳秒。放电能量较低，但 足以对敏感器件造成损坏。
应用场景
HBM模型常用于评估手持设备、可穿戴设备等 便携式电子产品的ESD防护能力。
机器模型（MM）
描述
应用场景
静电放电对电子元件的危害及其防护——机务经验交流
静电放电对电子元件的危害及其防护静电是因电子分布不平衡造成的一种客观的自然现象。
当两种不同的物体相互接触、分离、摩擦或感应，会使得一个物体失去部分电荷，发生电荷分离转移的现象，如果在分离的过程中，电荷难以得到中和，就会使物体带上静电。
当静电积累到一定程度无法正常泄放，会击穿其间的介质对外放电，这就是静电放电（Electro Static Discharge,简称ESD）现象。
静电放电具有电位高、电量低、电流小和作用时间短的特点。
它就像个不速之客，不仅在生活中给我们增加烦恼，在工作中它也时常“出没”。
也许你想像不到——日常生活中，人们穿脱衣服时听到衣物间噼啪作响的声音，甚至可见蓝色电光，此时静电电压已达5～8KV；而人体因步行和移动带有的静电可高达2～10KV。
这看似微不足道的静电，轻者会引起电子设备的失灵或故障，重者会引起火灾或爆炸。
在航空业，会在火箭和卫星发射时产生意外和事故；在石化工业，会使汽油着火爆炸；在电子行业，会成为电子元器件的致命杀手……据统计，仅美国每年电子工业每年因静电放电造成的损失就可达几百亿美元以上。
作为航空器部附件修理人员，我们每天都要面对大量待修航线可更换件，而这些更换件大多都是由高集成度、高电磁灵敏度的电路板和元件组成的。
它们耐压低，面积小，集成度高，抗静电冲击能力弱，基本都属于静电放电敏感元件，我们通常称之为ESDS元件，它们一旦遇到仅几十伏的静电电压就会受到干扰或损害。
对于那些不是静电放电敏感的元件，如果遭遇几百伏甚至几千伏的静电电压也会受到不同程度的损害。
这些干扰或损害不仅给我们的修理工作增加了难度，还会增加维修成本，降低维修质量，甚至会危及飞机安全。
1对于航空器维修单位来讲，静电放电给我们带来的损害和影响主要体现在以下四个方面：（一）人体、环境或者运输过程中因摩擦产生的静电放电会对元器件造成“硬击穿”。
“硬击穿”对电子元件的损坏是致命的、不可逆转的，会给我们带来不必要的经济损失。
静电放电抗扰度
静电放电抗扰度静电放电抗扰度是指系统的耐受放电距离的能力。
根据IEC 61337对静电放电抗扰度的定义，它是指由于外界静电场引起的系统故障的能力。
静电放电抗扰度是一个安全性的重要指标，主要用于评估系统电源系统、信号系统、计算机网络等电子设备的性能及其可靠性。
静电放电抗扰度评估可分成三个方面：一是抗扰度规范，即主要确定对放电距离的耐受性能；二是抗扰度认证，即在不损坏系统功能的前提下对系统进行测试，以验证其对不同感应电场的抗扰性能；三是性能实验，即通过极限测试等方法，来探究系统在极端条件下的性能表现。
抗扰度的测试方法主要分为抗电磁干扰试验、抗静电放电试验和测试。
抗电磁干扰试验是使用不同功率的磁场对系统进行测试，来检测系统是否能够稳定运行；抗静电放电试验是利用由整体式投影和配置不同的抗扰系数来进行放电测试；测试是检测系统性能的一种特殊测试，它利用特殊的发射器、接收器和抗扰器对系统进行测试，以了解系统对外界感应电场的抗扰度。
静电放电抗扰度的测试可以分成简单的空载测试和负载测试两种方法。
简单的空载测试原理是使用一定大小的放电电极，以一定的脉冲频率、间隔时间和脉冲电流测量系统的抗扰应力能力；负载测试基本原理是使用不同抗扰系数的投影或接收器来检测系统的抗扰应力。
此外，为了能够评估系统在受到不同感应电场或放电强度下系统可能遇到的抗扰应力，可以进行组合试验，即放电强度、时间和电极之间的组合方式，可以更好地测量系统的抗扰应力能力。
综上所述，静电放电抗扰度评估是一项非常重要的工作，能够有效提高系统的安全性和可靠性，在很大程度上提高用户的使用体验。
有效的静电放电抗扰度评估有助于保证系统的安全可靠性，降低系统运行成本，确保系统的正常运行。
ESD静电防范常见问题及解决方案
ESD静电防范常见问题及解决方案ESD静电防范常见问题及解决方案静电是人们非常熟悉的一种自然现象。
静电的许多功能已经应用到军工或民用产品中，如静电除尘、静电喷涂、静电分离、静电复印等。
然而，静电放电ESD(Electro-Static Discharge)却又成为电子产品和设备的一种危害，造成电子产品和设备的功能紊乱甚至部件损坏。
现代半导体器件的规模越来越大，工作电压越来越低，导致了半导体器件对外界电磁骚扰敏感程度也大大提高。
ESD对于电路引起的干扰、对元器件、CMOS 电路及接口电路造成的破坏等问题越来越引起人们的重视。
电子设备的ESD也开始作为电磁兼容性测试的一项重要内容写入国家标准和国际标准。
1.静电成因及其危害静电是两种介电系数不同的物质磨擦时，正负极性的电荷分别积累在两个特体上而形成。
当两个物体接触时，其中一个趋从于另一个吸引电子，因而二者会形成不同的充电电位。
就人体而言，衣服与皮肤之间的磨擦发生的静电是人体带电的主要因之一。
静电源与其它物体接触时，依据电荷中和的机理存在着电荷流动，传送足够的电量以抵消电压。
在高速电量的传送过程中，将产生潜在的破坏电压、电流以及电磁场，严重时将其中物体击毁，这就是静电放电。
国家标准中定义：静电放电是具有不同静电电位的特体互相靠近或直接接触引起的电荷转移(GB/T4365-1995)，一般用ESD表示。
ESD会导致电子设备严重损坏或操作失常。
静电对器件造成的损坏有显性和隐性两种。
隐性损坏在当时看不出来，但器件变得更脆弱，在过压、高温等条件下极易损坏。
ESD两种主要的破坏机制是：由ESD电流产生热量导致设备的热失效;由ESD感应出过高电压导致绝缘击穿。
两种破坏可能在一个设备中同时发生，例如，绝缘击穿可能激发大的电流，这又进一步导致热失效。
除容易造成电路损害外，静电放电也极易对电子电路造成干扰。
静电放电对电子电路的干扰有二种方式。
一种是传导干扰，另一种是辐射干扰。
电气工程中自动化设备的抗干扰措施
电气工程中自动化设备的抗干扰措施在电气工程中，自动化设备扮演着越来越重要的角色。
为了保证其正常运行和高效性能，需要采取一系列的抗干扰措施。
这些措施包括以下几个方面:1.电磁干扰电磁干扰是指由于电磁波的辐射、传导和耦合等原因造成的电路信号失真或干扰的现象。
电气设备的运行会产生电磁噪声，从而对周围环境造成干扰。
为了避免电磁干扰，可以通过以下方式来解决:（1）对输入输出电路进行隔离。
对于输入输出电路进行地线隔离可以有效避免电磁干扰。
（2）选择可靠的滤波器。
在电路中加入低通滤波器可以防止高频信号对电路产生干扰。
（3）加强屏蔽。
关闭屏蔽壳和增加隔离层等方式有效地防止电磁波的干扰。
静电干扰是指静电场对周围环境的影响，包括人体的静电电荷、大气的雷电等。
在电气工程中，静电干扰通常是指静电放电对系统的影响。
为了避免静电干扰，可以采取以下几点:（1）做好防静电措施。
可以采用防静电地板、防静电衣等措施来防止静电干扰。
（2）适当使用金属材料进行防护。
适当使用金属屏障、接地装置等，对静电干扰起到良好的防护作用。
电源干扰是指电源噪声对设备的影响。
电源噪声可以影响电气设备的稳定性和可靠性。
为了避免电源干扰，可以采取以下几点:（1）建立稳定的电源。
采用稳定、干净的电源为设备供电，避免电源噪声对设备的影响。
（2）合理布局线路。
合理设计电气线路，减少电缆长度、提高电缆的抗干扰能力。
（3）优化容量匹配。
对于不同的设备，应根据其功率特性进行优化匹配，保证电源供电与设备负载之间的平衡。
4.信号干扰信号干扰是指在高速传输信号过程中，由于信号传输过程中噪声和失真的影响，导致原始信号失真或变形。
为了避免信号干扰，需要采取以下几个方面:（1）优化信号线路。
采用优质、低阻抗信号线路，增强信号质量。
（2）电磁屏蔽。
采用电磁屏蔽技术，对信号源进行屏蔽。
（3）滤波。
加入滤波器，对原始信号进行滤波，消除高频噪声。
（4）抗干扰技术。
采用抗干扰技术，对信号质量进行优化。
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静电放电干扰及其抑制
静电的产生是因为不同物质的物体互相摩擦时，正负电荷分别积蓄在两种物体上。
例如，化纤衣物的摩擦引起的静电，当它们与其他系统接触时便会放电形成静电放
电干扰。其放电电压可高达2—30kV。实验证明，人体所带的静电一般为
10V—15kV。
在电子控制设备外壳上放电是经常见到的放电现象，放电电流流过金属外壳，产生
电场和磁场，通过分布阻抗锅台到壳内的电源线、信号线等内部走线，引起误功作。
电子控制设备的信号线或地线上也可直接放电，如键盘或显示装置等接口处的放
电，其干扰后果更为严重。
现在的电子设备广泛使用的CMOS芯片，是最易受静电干扰的器件。尽管现在应
用的大多数CMOS器件采取了一些保护措施来防止静电干扰，但是，由于器件本
身结构的特点，对静电引起的破坏仍然不可掉以轻心。CMOS器件结构的显著特
点是输入阻抗极高，可达1000MO；内部的极间电容量很小，不超过1pF。当带有
静电的人体接触到CMOS器件的控制极时，人体向cMOS器件放电。由于输入阻
抗极高，放电电荷不能泄入接地极，而是注入控制极，极间电容立即被充电到很高
电压，把氧化膜击穿；放电电流流入器件内部，瞬时值高达几十安的放电电流使器
件发热，迅速烧熔，导致损坏。
完全杜绝静电放电现象是比较困难的。但在线路原理、结构设计、安装环境和操作
步骤等方面采取适当措施，则可使静电放电的危害程度降到最低。
抑制静电放电干扰必须从两方面着手：避免产生静电；切断静电放电电流途径。抑
制静电放电干扰的措施有如下几种：
(1)CMOS器件的防静电方法。其一是输入引脚不能浮空。如果输入引脚浮空，在
输入引脚上很容易积累电荷。尽管CMOS器件的输入端都有保护电路，静电感应
一般不会损坏器件，但很容易使输入引脚电位处于0—1V间的过渡区域。这时反
相器上、下两个场效应管均会导通，使电路功耗大大增加。其二是设法降低输入电
阻，可以将输入引脚与电源之间或与地之间接入一个负载电阻(1—10kO)，为静电
电荷提供泄流通路。其三是当用CMOS器件与长传输线连接时，应通过一个们rL
缓冲门电路之后再与长传输线相连。
(2)环境湿度以维持在45％—65％为宜。因为静电的生成与湿度有密切关系，环境
越是干燥，越容易产生静电。
(3)机房地板应使用绝缘性能差的材料，如尽量铺设有导电性的塑料地板。
(4)检验设备时，最好在操作台上放置接地的金属极，以使操作人员身上的静电立
刻入地。
(5)操作人员工作时，不可穿容易带静电的化纤衣服和鞋帽等。
(6)操作人员在工作时本身应有接地措施，如手腕上系戴金属接地的链阂等。
(7)焊接元器件时，务必使用烙铁头接地的电烙铁。其他设备、测试仪器及工具也
应有良好接地措施。
(8)搬运、储存及装配作业过程中，应注意使CMOS器件的各个引脚保持相同电位，
如用铝箔包装，或者放于有良好导电性的包装袋或盒子中。
(9)若难以营造不易产生静电的环境，则应从提高电子设备表面的绝缘能力着手。
在可能发生静电放电部位或装置加强绝缘或加以屏蔽，并接地良好。例如：柜体表
面涂刷绝缘漆；操作开关等部位留足隔离间隙等；也可以用绝缘薄膜等遮盖整个机
柜。这样，虽然带电的人或物体触碰设备，也不致于产生放电电流。