如何避免靜電對實驗室設備的損害

• 來源： 原創 更新時間： 2017-12-19 點擊： 3813次
• Winter is coming！靜電對電子元器件和設備的損傷在冬天更是不容忽視。生產線為什么會在防靜電措施投入這么大呢？就是因為被靜電打怕了！那么在實驗室我們該如何避免靜電對設備的損害呢？
   
  一、靜電是如何產生的呢？
  l摩擦：任何兩個不同材質的物體接觸后摩擦再進行分離，即可產生靜電；
   
  l感應：對于導電材料而言，由于電子能在導電材料表面自由流動，若將其置于電場中，由于電荷同性相斥，異性相吸，正負電荷發生轉移，從而產生靜電；
   
  l傳導：同樣對于導電材料，因電子能在它的表面自由流動，若與帶電物體進行接觸，則發生電荷轉移，從而產生靜電。
   
  圖1為人體靜電模型示意圖。電路中開關接A時，電壓源對電容充電，模擬人體積累靜電的過程；當開關接到B時，存儲在電容上的電荷通過電阻（等效人體電阻）向設備放電，相當于人體觸碰設備瞬間，放電的過程會在短短數百微秒的時間內產生一定大小的瞬間放電電流，進而可能會將設備內部的器件損壞。
   
  
  圖1 人體靜電模型
   
  二、為什么儀器這么容易被靜電擊穿呢？
  儀器類產品通常需要滿足IEC61326-1標準的電磁兼容性要求，該標準中包含了靜電抗擾度試驗，要求儀器類產品依據IEC61000-4-2，需滿足接觸放電4KV，空氣放電8KV的試驗等級。
   
  1、越高頻的儀器，靜電防護能力相對越弱
  示波器是一個高阻設備，極易受到外界靜電感應而產生靜電，但電荷在靜電較強的場合難于泄放，就容易出現靜電擊穿。由于靜電防護器件的寄生參數會影響高頻信號的測量，所以高頻儀器當中無法集成過多的靜電防護器件，從而導致靜電防護能力下降。
   
  因此越高頻的儀器越需要注意靜電防護。
   
  2、錯誤使用操作也會導致儀器被靜電損壞
  對于示波器而言，一定要留意先接地后接信號。比如以下兩種操作都是非常危險的，一定要盡量避免。
   
  錯誤操作1：在使用示波器測量電路板時，探針先接信號線，探頭地線后接地；
   
  錯誤操作2：用手直接觸摸探頭針，如圖2所示。
   
  
  圖2 錯誤操作
   
  三、我們可以通過哪些措施來做靜電防護呢？
  雖然儀器具備一定的防靜電能力，但如果環境靜電比標準要求更高時，儀器依然可能被靜電損壞，所以在使用儀器時的一些基本的靜電防護措施還是有必要了解的。
   
  靜電防護主要遵循先釋放后操作的原則。
   
  1、保持儀器接地良好
  目的是將靜電泄放到大地。如果萬不得已需要浮地測量，一定要在具體操作之前先接地釋放靜電。
   
  2、在測量之前對環境做靜電處理
  條件允許的話，產線需要鋪防靜電地板、穿戴防靜電服、防靜電鞋等。對于高頻儀器的使用還要通過戴靜電手環將人身上的靜電直接泄放到大地，如圖3所示。
   
  
  圖3 儀器常見的防靜電措施
   
  如果條件不允許，我們有個比較方便的辦法，可以在接觸儀器之前，先用手摸一下接地良好的東西，最好每隔一段時間操作一次。
   
  3、一定要先接地，后接信號。
  被測設備也會有靜電（接觸電阻小，釋放電流可能更高），因此使用示波器測量電路板，必須先接探頭地線，再接探針到信號線；若先接探針到測試點，后接探頭地，則靜電將直接通過示波器信號回路釋放，有可能擊穿示波器內部器件，這是非常重要的操作步驟。
   
  在很多板卡的設計中也有類似應用，如圖4所示的PCIE板卡，時鐘信號的金手指要明顯短于其它引腳，就是為了在插卡時讓地線先接觸進行放電后，信號線后接觸就安全了。
   
  
  圖4 板卡常見的防靜電措施
   
  4、盡量不要觸碰裸露的接口
  對于電子設備裸露的接口，一定不要用手摸，包括示波器探頭探針也是如此。
   
  四、總結
  操作者在使用儀器時，一定要有靜電防護意識，特別是干燥的冬天，這樣才可以盡量減少靜電放電對儀器的傷害。再強調一次：特別是在北方，特別是在冬天。

   

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