郭以恒

摘 要本文通过考察人类对静电的研究历史，阐明静电产生的理论依据，通过对身边发生的静电现象进行测量，积累数据，掌握静电对电子产品的影响，从而找到控制干预措施，最终得出有价值的结论：可以通过采用静电接地、离子中和、静电屏蔽、光照射及避免尖端放电等方法消除电子产品的静电，采取可靠的静电防护措施，为电子产品提供安全有效保障。

【关键词】静电 测量 静电防护静电接地 离子中和 静电屏蔽 避免尖端放电

1 静电的认知

静电研究源远流长，人类很早以前就开始了对静电的研究，大体经历了：观察记载、定性研究、定量研究的阶段。

1.1 人类发现静电

公元前585年，古希腊哲学家塔勒斯发现用丝绸、法兰绒摩擦琥珀能吸引轻小物体，成为有历史记载的第一个静电实验者。

公元前20年左右，西汉末期的《春秋纬·考异邮》中记载“碡（玳）瑁吸楮”（玳瑁吸引细小物体）的现象。

公元三世纪，西晋张华在《博物志》中记载了摩擦起电引起放电的现象“今人梳头、解著衣时，有随梳、解结有光者，也有咤声”（指梳头或脱衣时因摩擦起电而发出闪光和噼啪之声）。

1.2 静电的定性研究阶段

电学之父、英国著名的医生、物理学家吉尔伯特（1544～1603）发现物质普遍具有经摩擦后吸引轻小物体的性质，称其为“带电体”，还发明了世界上第一个可供试验用的验电器。

英国发明家斯蒂芬·格雷（1666—1736）通过实验区分了导电和非导电物，并证明了人体是导电体。

1.3 静电的定量研究阶段

1785年，法国工程师、科学家库仑能够直接测量出不同距离下电荷间微小的静电力，确立了平方反比定律—库仑定律，为静电学的发展奠定了基础。

随着静电理论的进一步完善，静电的产生过程完全清晰：组成物质的基本粒子是原子，原子由原子核和核外电子组成，原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电，电子带负电，整个原子对外不显电性。不同物质摩擦时，电子在物体间发生转移，得到电子的物体带负电，失去电子的物质带正电，这就是摩擦产生静电的实质。

后经研究表明物体在摩擦、剥离、碰撞或撞击、电子射出、光线照射、感应、传递等情况下都可以产生静电。

2 静电的测量

在弄清静电的存在之后，人类发明了各种仪器来测量静电，目前市面上有各种各样用来测量静电的仪器，我们可以使用静电测量仪表来测量静电电压、静电极性等等。

静电测量的主要参数有以下几项：

2.1 电荷量

静电的实质是存在剩余电荷，电荷是所有的有关静电现象本质方面的物理量。在测量防静电服的性能时测量其带电电荷量，测量物体的带电电量可用法拉第简和静电计及静电电容测量。

2.2 静电电压

测量静电电压的仪表通常分为接触式和非接触式。

2.3 电阻和电阻率

检测材料的电阻和电阻率是判定其防静电性能的重要方法。

通过测量我们得到了下面的数据：

对于一般元器件的损坏电压：射频器件为1-5V，MR-HEADS为5V，金属氧化物半导体场效应晶体管100V，可编程只读存储器100V，OP AMP 为190V，一般发光二极管200V。

3 静电的危害

静电敏感材料的生产和使用增多， 固态电子器件受静电的危害越来越突出，据粗略统计，每年因静电危害造成的损失，美国约100亿美元，英国约20亿英镑，日本电子元器件的不合格品中不少于45%的危害是因为静电放电（ESD）造成的，这还不包括潜在的损失，于是引起了世界科学家对静电防护的广泛关注。

静电对电子产品生产造成的危害：

（1）静电吸附灰尘，降低元器件绝缘电阻（缩短寿命）。

（2）静电释放（ESD）破坏，造成电子元件不能工作。

（3）静电放电产生的电磁场幅度很大（达几百伏/米）频谱极宽（从几十兆到几千兆），对电子产品造成干扰甚至损坏（电磁干扰）。

4 静电防护的途径和方法

静电是种自然现象，不能完全避免，但是我们可以通过采取措施降低静电危害，以达到静电防护的目的。我们主要考虑以下几个方法：

4.1 静电接地法

把静电引导入大地，使放电体安全对地泄放。物体可分为静电导体、静电亚导体和绝缘材料三种，对于前二种只要用一根导线把它接地就能把它上面的电荷引导入大地，泄放导体上集聚的电荷，这是防静电措施中最直接最有效的。导体常用的接地方法有：带防静电手腕及工作表面接地等。

4.2 离子中和法

利用静电消除器，通过电离空气中的分子产生异性电荷的离子与带电体上的电荷中和。对绝缘体静电的消除，用接地方法是无效的，通常采用的方法是离子中和，即在工作环境中使用离子风机、离子气枪。

4.3 静电屏蔽法

静电敏感元件曝露于有静电的区域，用静电屏蔽的方法可削弱外界静电对电子元件的影响。最通常的方法是用静电屏蔽袋作为保护。

5 电子产品静电防护技术

5.1 防止静电的环境控制

5.1.1 湿度控制

在不导致腐蚀生锈或其他危害的前提下，尽量加大湿度。当室内空气相对湿度在30%以下时，有利于产生静电，在45%以上时，不易产生静电；

5.1.2 温度控制

在可能条件下尽量降低温度，包括环境温度和物体接触温度；

5.1.3 塵埃控制

需配备专门清洁工实时进行地面墙面等清洁，对于一些设备工具等需要按计划定期进行清洁除灰。

5.2 严格的防静电管理

（1）在有产生静电导致电击危险或其他事故的场所采取静电防护措施，对各种静电装置应定期维修保养和检测。

（2）在入口处配备静电的门帘、扶手及静电检测仪，工房地面、工作台面、椅子、脚踏等铺设防静电材料。

（3）生产工房内作业的人员，穿戴防静电工作服、防静电鞋袜、戴防静电手套等，并经静电检测合格后方可进入，人体对地电阻值为1.0×104--1.0×108Ω。

（4）生产工房内的空气相对湿度不应低于60%。

6 结论

在静电安全区域使用或安装静电敏感元件，用静电屏蔽器运送及存放静电敏感元件或电路板，定期检测所安装的静电防护系统是否操作正常，确保操作人员明白及遵从防静电管理，可以有效消除电子产品的静电，为电子产品的安全提供有效保障。

参考文献

[1]刘尚合，武占成.静电放电及危害防护[M].北京：北京邮电大学出版社，2004.

身份证号：130104200005021238