【正文】 也會(huì)發(fā)生完全放電。這些放電陸續(xù)減弱，間隔從10(s至200ms。但還有些事情需要說(shuō)明。這個(gè)模型把問(wèn)題簡(jiǎn)化得太厲害了，因此導(dǎo)致了許多不正確的結(jié)果。過(guò)去使用的簡(jiǎn)單RC模型忽略了這一點(diǎn)。一定要記住的一個(gè)事實(shí)是，靜電放電時(shí)間產(chǎn)生的能量很大，頻率很高（高達(dá)5GHz）。正是由于不同條件下靜電放電的特性差異性很大，因此電子設(shè)備對(duì)靜電放電的響應(yīng)很難預(yù)測(cè)。 由實(shí)驗(yàn)得出的各個(gè)參數(shù)的范圍如下：　　　　Tr （上升時(shí)間） = 200ps至70ms　　　　TS（尖峰寬度） = 至10ns　　　　Tt （持續(xù)長(zhǎng)度） = 100ns 至2(s　　計(jì)算機(jī)模型計(jì)算結(jié)果表明，范圍可能更寬。典型放電的完整波形如圖8所示（虛線表示有電暈放電影響時(shí)的波形）。圖3 極高頻率根據(jù)R 、L 和C 的具體數(shù)值，這種阻尼振蕩可以是過(guò)阻尼，也可以是欠阻尼。最后，C人體 的放電產(chǎn)生較低的頻率。如前所述，C指 的放電電流會(huì)產(chǎn)生很高的頻率。鍵盤地線中的電流僅限于C人體 放電電流中的低頻成分。　　需要指出的是，在C指 、C臂鍵盤 和C臂 的放電電流中，僅有很少一部分流過(guò)鍵盤的接地路徑。對(duì)于C 人體 ，放電路徑包括R人體 、L人體 、 R臂 、L臂 和L電弧 。另外這個(gè)并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電容大于C指 。　　當(dāng)CF 放電時(shí)，由C 鍵盤 、C臂 和C臂鍵盤 構(gòu)成的并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)也開(kāi)始放電。這意味著，放電波形中的高頻成分會(huì)減少。在這個(gè)模型中，輝光放電的離子流可以看成將C指 、C臂鍵盤 和C臂 短路的旁路電阻。但是，較細(xì)的手指也會(huì)在較低的電壓形成輝光放電。C指 的量值取決于手指和手的大小。 R電弧 、L電弧 和C指 形成了一個(gè)阻尼震蕩回路。圖2包含了弧光的靜電放電模型　　這個(gè)模型雖然有一定的局限性，但是能夠比較確切地描述靜電放電的過(guò)程。R電弧 和L電弧 并不是常數(shù)，在電弧發(fā)生過(guò)程中是發(fā)生變化的?！　?duì)前面的模型稍微進(jìn)行修改，就可以用來(lái)描述靜電放電過(guò)程。因此，對(duì)于快速移動(dòng)，與電弧間隙的電壓會(huì)很高。電弧形成所需要的時(shí)間遠(yuǎn)比電弧的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。這首先形成一個(gè)離子導(dǎo)電通路，然后形成電弧，這時(shí)開(kāi)始了主要的放電過(guò)程。下面要討論放電過(guò)程。通過(guò)改變L、R、C，可以作為其它靜電放電現(xiàn)象的模型。手持或袖珍設(shè)備中沒(méi)有R鍵盤 和L鍵盤 。甚至一根導(dǎo)線的電感也會(huì)嚴(yán)重影響結(jié)果?！?) 在C臂鍵盤 與鍵盤之間或 C臂 與C人體 與大地之間沒(méi)有電感或電阻。（在精確描述靜電放電過(guò)程方面，傳輸線理論更適合）　2) C人體 、C臂 和C鍵盤 通常稱為自由空間電容，因?yàn)檫@兩個(gè)電容元素（身體和地球）通常距離較遠(yuǎn)，接近自由空間的電容值。 圖1 人體和鍵盤靜電放電系統(tǒng)的模型圖中各參數(shù)的含義如下：　　　C人體 = 人體和大地之間的電容　　　R人體 = 人體的電阻　　　L人體 = 人體的電感　　　C臂 = 人手臂與大地之間的電容　　　C臂鍵 = 人手臂與鍵盤之間的電容　　　R臂 = 人手臂放電路徑的電阻　　　L臂 = 人手臂放電路徑的電感　　　C指 = 人手、手指與鍵盤之間的電容　　　C鍵盤 = 鍵盤與大地之間的電容　　　R鍵盤 = 鍵盤到大地路徑的電阻　　　L鍵盤 = 鍵盤到大地路徑的電感　　C指 、C臂鍵 與C鍵盤 之間的電阻和電感很小，因此沒(méi)有包含在這個(gè)模型中。設(shè)備上不同部位的電位差如果太大，會(huì)造成集成電路等器件的損壞（這意味著并不只有靜電放電會(huì)帶來(lái)危害）?！　”瘸潆姼匾囊粋€(gè)因素是放電之前存在與人體和設(shè)備之間的靜電場(chǎng)。鍵盤充電的速度與人體接近鍵盤的速度有關(guān)。在本例中，由于人體帶負(fù)電荷，因此鍵盤會(huì)通過(guò)地線失去電子而帶正電荷。當(dāng)人體接近鍵盤時(shí)，會(huì)在鍵盤上靠近人體（手臂）部位感應(yīng)出相反的電荷。只要外界的電場(chǎng)強(qiáng)度足夠大，就能維持這一狀態(tài)?！　≥x光放電是空氣電離的結(jié)果。人體上的電荷量取決于前面所述的回放電流。人體組織，除了皮膚以外，是十分良好的導(dǎo)體，因此在人體的其它部分會(huì)產(chǎn)生與腳上電荷極性相反的電荷。不要忘記，還有人體這樣一個(gè)導(dǎo)體存在。溫度也會(huì)影響介質(zhì)的電阻，但比濕度的影響小得多。較高的濕度會(huì)降低介質(zhì)的電阻，增加回放電流?！　∨c充電過(guò)程相反的過(guò)程是回放電流。但有一點(diǎn)是肯定的，就是鞋子上會(huì)帶電，而地毯上的腳印上會(huì)帶相反的電荷。這通常用物質(zhì)表面不純來(lái)解釋。實(shí)際上，很難確定一個(gè)能夠用實(shí)驗(yàn)重復(fù)的精確序列。這通常稱為摩擦充電。當(dāng)人在地毯上行走時(shí)，鞋跟會(huì)與地毯碰撞接觸。但一定要記住，這里介紹的靜電放電過(guò)程適合于其它任何場(chǎng)合。為了使講解更具體，以在地毯上行走的人接觸電氣設(shè)備為實(shí)例。靜電放電的基本模型作者：日期：靜電放電1. 靜電放電模型要完全理解靜電放電（E電弧D）事件，必須首先了解靜電放電產(chǎn)生的原因。本章對(duì)靜電放電進(jìn)行詳細(xì)的論述。本例中的設(shè)備是計(jì)算機(jī)的鍵盤（因?yàn)殒I盤是操作員最頻繁接觸的）?！　∈紫任覀兗僭O(shè)人體是不帶電的，然后討論人體充電的過(guò)程。這時(shí)，電荷會(huì)在地毯和鞋之間移動(dòng)，具體移動(dòng)方向取決于鞋子和地毯材料的分子結(jié)構(gòu)。許多文獻(xiàn)都給出了摩擦生電的排序表，說(shuō)明什么物質(zhì)可以從什么物質(zhì)吸引電子。有時(shí)人造織物會(huì)從橡膠吸引電子，而有時(shí)相反。因此，在實(shí)際中很難預(yù)見(jiàn)鞋子是帶正電還是負(fù)電。當(dāng)人在地毯上行走時(shí)，鞋子上的電荷越來(lái)越多，直到鞋子存不下為止。大部分回放電流流過(guò)鞋子和地毯，一小部分流過(guò)空氣。這意味著鞋子的充電會(huì)達(dá)到一個(gè)平衡點(diǎn)，在平衡點(diǎn)，充電電流等于回放電流?！　≈链?，我們僅討論了鞋子和地毯這樣一些絕緣介質(zhì)。鞋跟上的靜電荷會(huì)產(chǎn)生一個(gè)靜電場(chǎng)，在這個(gè)靜電場(chǎng)的作用下，腳跟處會(huì)感應(yīng)出極性相反的電荷，于是人體上的電荷要重新分布。例如，假設(shè)鞋跟從地毯吸引電子，地毯上留下了正電荷，鞋子上帶負(fù)電荷，這些負(fù)電荷會(huì)將人體上的正電荷吸引到腳上，于是人體的其它部位剩下負(fù)電荷。電壓可以達(dá)到很高，甚至發(fā)生輝光放電。空氣電離是指當(dāng)加在氣體上的電場(chǎng)強(qiáng)度很高時(shí)，氣體中的自由電子或離子將獲得足夠的能量，撞擊其它原子和分子，產(chǎn)生更多的自由電子和離子，形成導(dǎo)電氣體。　　下面，再把實(shí)例中的鍵盤加入到討論中。由于鍵盤是接地的，因此其充電過(guò)程是由電子在鍵盤內(nèi)部的地線上流動(dòng)而產(chǎn)生的（沒(méi)有接地的設(shè)備是由電荷重新分布來(lái)抵消人體電荷的）。人體與鍵盤之間的距離越近，鍵盤上相反的電荷越多。但是即使接近速度很快，充電電流的上升速率也是很低的，因此，在放電發(fā)生之前形成的充電過(guò)程并不會(huì)對(duì)鍵盤的工作造成任何影響。這個(gè)電場(chǎng)會(huì)在設(shè)備上感應(yīng)出不同的電壓。　　我們將本例中的人體和鍵盤用圖1所示的模型來(lái)表示。關(guān)于這個(gè)模型，需要強(qiáng)調(diào)以下5點(diǎn)：　1) 雖然模型中用集總參數(shù)來(lái)描述，但是一定要清楚在實(shí)際中是分布參數(shù)。注意，這并不是不變的，當(dāng)人體靠近大地時(shí)，人體的電容更大一些。這意味著在設(shè)計(jì)用來(lái)模擬這個(gè)模型的靜電放電發(fā)生器時(shí)要非常仔細(xì)?！?) 這個(gè)模型中的設(shè)備是接地的?！?) 雖然這個(gè)模型是針對(duì)人體鍵盤模型提出的，但實(shí)際是非常通用的?！　∏懊娴哪Ｐ屯暾孛枋隽遂o電放電事件中發(fā)生的充電過(guò)程。當(dāng)人的手指靠近鍵盤時(shí)，手指與鍵盤之間的場(chǎng)強(qiáng)會(huì)很強(qiáng)，導(dǎo)致空氣擊穿?！　‰m然在電弧發(fā)生之前手指向鍵盤逼近的速度并不重要，但是在電弧發(fā)生期間手指逼近鍵盤的速度卻非常重要。由于在電弧形成過(guò)程中手指保持向鍵盤移動(dòng)，因此快速移動(dòng)時(shí)比慢速移動(dòng)時(shí)形成的電弧間隙?。词闺妷菏窍嗤模?。由于更快的電流上升速率和更大的幅度，因此會(huì)產(chǎn)生更強(qiáng)的靜電放電。如圖2所示，基本模型保持不變，僅在電弧放電路徑上與C指 并聯(lián)了電阻和電感。特別是R電弧 的值，開(kāi)始時(shí)較大，隨著空氣電離程度的增加，越來(lái)越小。當(dāng)電弧形成時(shí)，首先使C指 放電。阻尼特性取決于R 電弧 ，而回路的振蕩頻率取決于L電弧 和C指 。較小的手和較細(xì)的手指具有較小的C指 ，而從理論上講，較小的C指 具有較高的頻率。輝光放電的發(fā)生會(huì)嚴(yán)重影響放電波形。在電弧發(fā)生之前，離子流提供的旁路會(huì)對(duì)C指 充電。因此，只有當(dāng)輝光放電沒(méi)有發(fā)生時(shí)，靜電放電的最高頻率才取決于R 電弧 、L電弧 和C指 的量值。但是，這個(gè)并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的放電電流不僅僅流過(guò)R 電弧 和L電弧 ，也流過(guò)R 臂 和L臂 。這意味著C 臂 和C臂鍵盤 的放電比C指 單獨(dú)放電要慢。另外，C人體 的放電路徑還包含由R鍵盤 、L鍵盤 和C鍵盤 構(gòu)成的并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。并且，經(jīng)過(guò)C人體 的放電電流中的任何高頻成分都趨向流過(guò)C鍵盤 ，而不是鍵盤的地線?！　 、L 和C 的值決定了放電電流的波形。C臂 和C臂鍵盤 的放電產(chǎn)生較高的頻率。電容放電不僅會(huì)產(chǎn)生上述頻率范圍內(nèi)的電流，還會(huì)產(chǎn)生阻尼振蕩。不同的波形如圖3~7所示。圖4 高頻圖5 低頻圖6 欠阻尼圖7 過(guò)阻尼　　計(jì)算機(jī)仿真和實(shí)驗(yàn)都表明波形不是過(guò)阻尼就是阻尼很大的振蕩，這取決于人體的具體位置和大小。圖8 典型人體靜電放電電流波形　　在這個(gè)波形中，低頻成分轉(zhuǎn)移的電荷比高頻成分多，但是高頻成分 會(huì)產(chǎn)生更強(qiáng)的場(chǎng)?！　〔粌H電流波形在時(shí)間特性上差異很大，而且幅度也回在1A至200A范圍內(nèi)變化（計(jì)算機(jī)模型計(jì)算的結(jié)果給出更寬的范圍）。所幸的是，我們可以用統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)處理這個(gè)問(wèn)題。另一個(gè)重要的事實(shí)是，C指 、C臂鍵盤 、C臂 、L臂 和R臂 對(duì)高頻的產(chǎn)生有很大影響?！　D9是一個(gè)忽略了人體實(shí)際情況的簡(jiǎn)單RC模型。圖9靜電放電的簡(jiǎn)單RC模型　　以上對(duì)充電和放電過(guò)程進(jìn)行了完整的討論。許多實(shí)驗(yàn)表明，在一個(gè)靜電放電事件中，會(huì)發(fā)生多次放電。導(dǎo)致這種多次放電的因素有2 ~ 3個(gè)。當(dāng)C臂 和C指 放電完畢時(shí)，電弧會(huì)熄滅。結(jié)果再次發(fā)生電弧，C臂 和CF 開(kāi)始放電。C人體 上的電荷主要集中在腳跟處，在腳底表面也會(huì)分布一些。但這只能解釋多次放電之間的間隔為(s級(jí)的現(xiàn)象，更長(zhǎng)的間隔則說(shuō)不通。人體似乎達(dá)不到這樣高的數(shù)值。我們可以將鞋跟看成一個(gè)RC網(wǎng)絡(luò)，其電阻很大。　　另一個(gè)原因是可能是因?yàn)槿梭w向鍵盤移動(dòng)。直到手指距離鍵盤更近時(shí)，電弧才會(huì)再次發(fā)生?！　∪绻_實(shí)存在對(duì)C臂 和C指 的再次充電，那么即使沒(méi)有多次放電，充電也會(huì)發(fā)生。如果人體再充電，設(shè)備（本例中為鍵盤）肯定也再充電。對(duì)于(s數(shù)量級(jí)的快速再充電，流過(guò)地線的電流會(huì)對(duì)設(shè)備的工作產(chǎn)生一定的影響，構(gòu)成與靜電放電相關(guān)的頻率較低的噪聲源。多次放電的現(xiàn)象可以解釋另一個(gè)許多實(shí)驗(yàn)員觀察到的現(xiàn)象。之所以會(huì)這樣，是因?yàn)榭焐仙龝r(shí)間和高尖峰信號(hào)才是造成問(wèn)題的主