如何将静电导走—记者通报

静电无处不在。尤其是北方冬季,天气干燥,脱掉衣服就会产生噼啪的静电,导致夜间出现发光现象。如果没有适当保护,电子设备的静电放电可能会烧毁您的设备。因此,人们对防止静电的兴趣日益浓厚。大多数IC还具有2kv防静电保护。


1、静电放电的原因


在正常情况下,物体是电中性的。物体通过摩擦、感应等方式获得或失去电子,从而使物体带电。绝缘体和导体之间的关系并不是绝对的,我们知道,如果能量足够大,绝缘体就会击穿,电荷就会传导。一旦物体上积累了足够的电荷,它就可以分解原来不导电的空气,释放电荷并进入新的平衡状态。这就是静电放电现象。通常,故障会导致非常小的电阻并产生很大的瞬时电流。不过,由于这种静电能量不高,大电流的持续时间也很短。


2.静电放电模型及标准


根据各种特性,静电放电模型一般分为人体模型和充电装置模型。


目前,欧盟制定了工业级静电防护标准,称为IEC61000-4-2。我国的静电标准为GB/T176262-1998,与欧盟标准IEC61000-4-2相同。下图显示了静电发生器的简化图和典型静电放电模型的图。


图1静电发生器的简化图


首先,左侧直流高压电源通过电阻对电容Cs充电,然后关断左侧开关,再次打开放电开关,使Cs中所充的电荷通过Rd放电电阻向被测器件放电。根据IEC61000-4-2标准,储能电容Cs为150pF,放电电阻Rd为330ohm。


在人体模型中,Cs为100pF,Rd为15Kohm;在机械模型中,Cs为200pF,Rd几乎为0欧姆。在机械模型中,储能电容器的电容越高意味着电荷越多,而放电电阻接近于零,意味着线路阻抗非常低。这些高电荷、低阻抗的放电电路具有最强的静电能力。因此,机器模型也被称为“最严酷的人体模型”。带电器件模型是电子产品在制造和运输过程中通过摩擦和接触积累的电荷,很难模拟实际的放电过程。因此,目前还没有制定具体的测试标准。


下图显示了人体模型中人体最高静电荷电压与环境的关系。我们可以理解为什么在北方干燥的冬季,穿着聚酯纤维和其他合成纤维的衣服的人经常会受到静电的影响,静电电压甚至高达15kv。


图2人体静电放电电压与环境的关系


IEC61000-4-2根据静电放电模型模拟静电放电并创建相应的静电发生设备——静电发生器(又称静电枪)。图1是静电枪的电路图。根据本标准的静电放电波形如下


图3静电放电发生器输出电流的典型波形


从图中可以看出,第一个尖峰的上升时间为tr=07-1ns。在此期间,电流波动较大,范围为1至30A。放电能量的频率也从几十Mhz到1Ghz不等,但大部分能量集中在低频放电区域。


IEC61000-4-2根据人体放电模型制定了5个测试级别,其中4个测试级别和1个开放级别。通常,电子产品的CTA认证要求静电等级为3,这意味着接触静电为6kv,空气静电为8kv。因此,接触放电用静电枪尖和空气放电用静电枪尖是不同的,接触放电用静电枪尖是为了容易接触而尖的尖头,而空气放电用尖头是圆尖。表1显示静电放电测试水平。图4是静电枪头的示意图。


表1静电放电测试等级


图4静电放电发生器的放电电极


3、静电的危害


静电放电主要造成设备损坏,设备损坏可分为设备永久性故障和暂时性故障两种。


静电放电能瞬间产生很大的电流,因此能量会损坏电路并直接破坏设备的正常使用,从而烧毁设备并造成永久性故障。


同时,由于静电也有高频脉冲,这些脉冲产生的磁场通过耦合、辐射等方式对周围磁场产生电磁干扰,并通过间隙、电路等对设备造成干扰。这可能会导致设备暂时故障。


4、防静电


既然我们知道了静电造成的损害,那么我们在设计产品时就需要想办法避免它。


处理静态题主要遵循的两种方法是阻塞和疏导。静电是不可避免的,必须加以处理。


1.块


封锁,顾名思义,就是严格封锁的意思。这可以防止任何静电进入设备。这个题主要由结构工程师解决。使外壳匹配更好。


主要有两种方式


1gt;尽可能减少外壳间隙。外部静电不可能流入设备并造成损坏。


2gt;增加外壳与内部电路之间的距离。经验表明,8kv左右的静电在5mm距离后即可完全衰减。


3gt;这是由软件处理的。ESD经常会导致屏幕损坏,需要更改软件以防止屏幕破裂。这是我刚进入这个行业时不明白的。ESD明明是硬件题,为什么软件处理后就治不好呢?以屏幕模糊题为例,可以看出这是一个临时错误题。ESD会将噪声引入屏幕控制引脚并导致中断。以这种方式优化您的软件代码可以帮助您避免一些不可恢复的错误,也可以减少遇到可恢复错误的机会。


2.薄


备用可以让静电找到合适的放电路径,而不是在设备内部放电。


主要可采用以下方法


1gt;确保您有完整的胎面。全接地层不仅可以减少噪声干扰等辐射,还可以提高ESD性能。大的接地层有助于消散静电,同时减少静电场的影响。


2gt;增加表面露铜面积。这有助于通过允许外部静电通过表面暴露的接地直接流入电路板的主接地来实现大面积放电。


3gt;减小电源层和地平面之间的距离。我们知道,静电只不过是能量,而能量可以通过储能元件来吸收。平板电容器的公式为


其中,为介电常数,d为两个平行板之间的距离,S为平行板的面积。


由公式可知,减小两个平行板之间的距离可以增大电容器的电容值。


电源层和地平面可以形成平行板电容器,通过减小传输距离,可以增加主板的分布电容。当引入静电时,这些耗散电容器可以吸收静电能量并提供保护。


4gt;添加ESD保护。对于露的外部接口电路,需要使用ESD器件。USB端口、电源端口、电池连接器等都是需要保护的区域。必须在这些位置添加ESD保护。您还可以保留位置并在需要时发布。其主要目的是释放ESD能量。ESD器件主要有TVS管、稳压管、压敏电阻等。相对而言,ESD静电管性能最好,响应速度最快,近年来已得到大规模使用。在一些对电流要求不高的接口中,例如ADC/GPIO,可以通过增加串联电阻来提高ESD性能。


ESD题必须从设计之初就考虑到,以便后期有针对性地解决。即使出于成本原因您不想在设计早期添加ESD器件,您也应该保留必要组件的位置以供以后优化。由于ESD引起的大多数题都是无法修复的,因此对关键设备的损坏可能比处理静电设备要昂贵得多。请记住,在设计初期就可以避免的题成本是最低的!


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一、平板膜撕不下来怎么办?

如果片剂薄膜不易剥离,可能是因为薄膜粘得太紧或薄膜材料较硬,难以剥离。


贴膜可能放置时间过长,导致贴膜和屏幕之间的粘合强度增加。要解决此题,请尝试以下操作


首先,确保双手清洁,避免在屏幕上留下指纹或油渍。为避免损坏屏幕,您可以轻轻撕下角落或边缘,而不要用力拉扯。如果您无法将其撕开,使用薄而软的塑料工具可能会有所帮助。在胶片和屏幕之间插入一个工具,稍微松开它,然后将其取出。


另外,如果条件允许,可以使用吹风机轻轻加热屏幕,以便更容易去除薄膜。但请注意过热,以免损坏设备。


请记住,撕下薄膜时需要耐心和小心,以免用力拉扯而损坏设备。最好的办法是向专业人士寻求帮助。


二、MEMS静电执行器的工作原理?

3-1平面静电微型执行器


静电致动器的基本工作原理是平面静电致动器由两个电极板组成。当两个极板带电时,它们会带有不同类型的电荷,并且极板之间会产生吸引力。这些微型执行器由于结构简单并且可以通过电压控制力而得到广泛应用。


3-1-1力、电压与板间距的关系


在计算两块极板之间的力时,可以根据扁平电容器的物理模型来计算静电致动器。对于极板面积为A的扁平电容器,忽略边界效应,极板间电压为V时储存的能量为板间的力为。从方程可以看出,在极板电容器微静电执行器中,力与电压和极板间距呈非线性关系。该公式可用于通过调节电压和极板间距来控制此类微执行器的输出力。


3-2热驱动微执行器


在热驱动微执行器中,双应变结构的微执行器较为常见。由于热膨胀系数不同,两种材料产生不同的热膨胀量,并向热膨胀较小的一侧弯曲。常见的双应变结构是金硅悬臂梁结构。当金硅悬臂梁通电时,多晶硅和金的电阻在臂内产生一定的热量,导致悬臂梁弯曲。如果两种材料都涂有高耐热材料,则两种材料会产生不同的热量和温度,从而产生更大的弯曲。


3-3磁性微执行器


在磁性微执行器中,电磁微电机与其他类型的磁性微执行器相比,具有驱动扭矩大、速度快、转换效率高、易于控制等特点。直流无刷微电机是电磁微电机的主要结构,具有结构简单、体积小、运行效率高等特点。无刷直流微电机采用“三明治”结构,两个定子对称分布在转子两侧。定子和转子的面积相同,这种结构可以使转子对定子的磁吸引力相互抵消,从而产生更大的输出扭矩和更高的功率效率。


三、平板断触怎么接地线?

平板断线是指电路中存在静电现象,使电路不完整,容易产生静电危害,因此平板断线可以接地线。地线将电路连接到地面,平衡电荷并减少静电危害。使用平板断开接触时,务必连接地线,确保静电及时泄放,减少安全风险。地线的长度和铜体的规格影响接地效果,应根据实际需要进行选择。另外,在处理地线时,一定要注意保护绝缘层,避免出现漏电或短路等题,同时选择正确的接地位置,以保证静电的转移。


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