如何防范严重的静电(上)

 一、无处不在的静电
    物质是由原子组成的，原子中有不带电的中子、带正电的质子和带负电的电子。在正常状况下，一个原子中的质子与电子在

数量上相等，正负电荷平衡，所以对外表现出不带电的现象。而当两个物体产生相互摩擦时，产生的热量提升了电子能级，使不

活泼的电子变成很容易逃逸的活泼电子，这样的电子能够从一个物体转移到另一个物体中去，使两个本来处于中性的物体变成为

带电的物体，这就是我们耳熟能详的“摩擦生电”现象。
    摩擦生电过程中，电子转移的数量和转移速度不仅与材料的性能差异有关，也与现场温度和湿度有关。秋冬季节，由于空气

湿度低，分子间的黏滞力小，运动速度加快，很容易产生静电。不仅流动的空气会产生静电，我们在地板上走动、旋转转椅、开

关抽屉、拿取纸笔、移动鼠标等动作也会产生静电，使这些物体和人体带上静电荷。
    除了摩擦生电，用电设备中还有“感应生电”和“容性生电”等静电成因。设备、电路、金属与非金属结构之间即便不发生

接触，也会通过上述两种方式产生静电。俗话说，隔山不打鸟，但物体间的静电感应现象即便相隔一段距离也会发生：CRT显示器

屏幕作为一个感应源，也会在身体上感应出静电，使我们的脸上布满灰尘；两根平行导线之间因为存在寄生电容，也会在彼此间

转移电荷。
    二、ESD是电脑的无形杀手
    在我们周围甚至身上都会带有不同程度的静电，当静电积累到一定程度时就会发生静电释放。ESD过程是处于不同电势的物体

之间的静电电荷转移过程，其强烈程度受电量大小及物体间距的影响。自然界的雷电现象是强对流气候下典型的ESD现象，瞬间所

释放的巨大能量，能将雷电流所经过的空气电离，使空气变成阻值很低的导电通道，形成超强的电流和极高的温度，破坏力极大

。
    日常生活中的ESD现象在频繁地发生着，虽然没有雷电那么强烈，也会有火花式放电，不仅伴有“噼叭”声响，还会闪闪发光

。研究表明，当电压大于8000V时可看到ESD发出的光亮，当电压大于6000V时可听到ESD的放电声；当电压大于3000V时可感觉到有

ESD发生；而当静电电压低于3000V时，也会发生ESD过程，只是我们没感觉到而已。也就是说，很多ESD过程是悄无声息地进行的

。
    ESD是电脑的无形杀手。当静电电压较低时，ESD产生的电气噪声会对逻辑电路形成干扰，引发IC芯片内逻辑电路死锁

（LatchUp），导致数据传输或运算出错，也可能对芯片形成轻微的物理损伤而提前老化或潜在失效；当静电电压超过250V时，

ESD就能击穿电脑芯片了。
    ESD作用于电脑芯片时，由于放电回路的电阻通常都很小，所以电荷释放的瞬间放电电流会很大。例如将带静电的电缆插到电

脑的接口上时，放电回路的电阻几乎为零，形成高达几十安培的放电电流，如此大的尖峰电流一旦从芯片的某个引脚流入，足以

将芯片的局部熔化，烧断芯片内的晶体管和金属连线，使芯片产生永久性的功能丧失，或者破坏芯片内的钝化层，使芯片性能降

低。芯片损坏后，我们从外观上丝毫看不出有什么变化，但利用FESEM仪器还是可以看清电路熔断的情形。

    如今电脑里的CPU芯片、存储器芯片和主板上的南桥、北桥等超大规模集成电路芯片广泛采用CMOS（复合金属氧化物半导体）

材料，CMOS器件具有集成度高、成本低、速度快、能耗低的优点，因此使用范围很广。然而，CMOS器件的一个致命的弱点是输入

阻抗很大，很容易被ESD击穿。随着芯片工艺的进步，工作速度加快了，但芯片也变得脆弱了。集成度的提高使得器件尺寸越来越

小，器件之间的连线宽度越来越窄，钝化层越来越薄，这些因素都会时芯片对静电放电的敏感性也越大。一个不太高的电压就能

将晶体管击穿，一个微小的ESD电流就能将连线熔断。
    Intel的研究表明，在引起电脑故障的诸多因素中，ESD是最大的隐患，将近一半的电脑故障都是由EOS／ESD引起的，EOS表示

过电应力（ElectricalOverStress）。
    ESD对电脑的破坏作用具有隐蔽性、潜在性、随机性和复杂性的特点，当我们在接触电脑板卡和芯片时，不管是电脑上有静电

，还是我们身体上有静电，ESD都有可能发生在接触的瞬间，可谓防不胜防。