机房静电的产生和防范
随着近年来广播电视事业的飞速发展,固态机大量普及,以及硬盘播出和办公自动化的广泛应用,越来越多的CMOS器件被应用,由于CMOS器件很怕静电,所以在机房中对静电的防范越来越重要。
人体静电是怎么产生的呢?人体静电有摩擦带电和感应带电两种。人体带电后,静电会有一定的积累和抗散。人体的带电量
式中: I-------单位时间起电量(带电速度)
R------人体对地电阻
C------人体对地电容
人体带电电压U= ,当t趋近∞时,人体带电电压较大值Um=IoR。人体对地的放电电流I=I
影响人体带电的因素主要是:①在R、C一定的条件下,带电速率Io越大,人体的带电量越大,人体电位也越高。②在带电速率一定的条件下,人体对地电阻越大,人体带电量越大,人体电位越高。人体对地电阻主要受鞋袜、地面材料和环境湿度影响,相对湿度越大,人体电压越低。如计算机房多采用空调、房间封闭、湿度低,加上地面使用地毯,人在地毯上行走所带电压可高达39kV。③人体带电电压受衣着面料的影响,例如棉纱内衣与65%聚脂、35%棉纱制成的外衣摩擦,可使人体带上约14kV的电压。④人体带电电位与人体对地电容大体保持反比例关系,人体对地电容随人体生理体形、姿势、鞋袜和地面状况不同而不同,其中60%以上是大脚对地面的电容,40%是人身其他部分对地面的电容。
实践证明,人体各部位所带静电荷也是不均等的。一般是手腕的电位较高,所以当人手接触电子设备时会瞬间产生静电放电以及脉冲式噪声。对电子电路的干扰取决于脉冲幅度、宽度及脉冲能量。一般TTL电路翻转的脉冲能量大致为32x10J,而人体静电放电时,其等效电容约150pF,等效电阻为330 ,当带静电l0kV时所含脉冲能量在7.5 xl0J,通过人体电阻放电时,放电脉冲宽度为22.5ns,瞬间功率很大。有时带电电压或能量虽不很大,但由于在极短时间内起作用,其瞬间能量密度也会对电路和器件产生干扰和危害。我们知道,CMOS电路容易因静电而损坏,它的耐压值约为100---150V。由此可见,带上万伏静电的人体接触电路对元件产生的危害是相当严重的。
由于MOS、CMOS、PMOS电路输入阻抗特别高,所以,当并不太强的静电加在栅极上时,其电场强度将超过10 V/cm,甚至更高,如此强的电场强度极易损坏MOS电路。故而在使用MOS、CMOS、PMOS集成电路时,防范人体静电特别重要。其具体防范措施是:在测试、安装、焊接和调试时,使用的工作台及地板严禁铺垫高绝缘板材,应在工作台���铺放有可靠接地的细钢丝网或铜丝网,使用的仪器、工具(包括镊子、钳子)要严格接地,工作人员要用金属腕表带通过导线接地,并且穿棉质工作衣,不能穿化纤面料服装与MOS、CMOS、PMOS电路接触。存储时应加屏蔽包装或放入金属容器中,以防静电的破坏。
静电成为MOS芯片的无形杀手,因此探测设备周围有无静电,对保障设备安~全运行十分必要。下图所示为一个能探测泄放静电的实用装置,R和VT构成VT的基极偏置,R为VD的限流电阻。电路工作原理如下:接通电源后,如果感应片L的周围没有静电,则VT的漏源两极之间的电阻极大,VT因无偏流而截止,VD不发光。如果感应片L周围有静电场存在,则VT漏源两极开始导通,静电电压越高,漏源之间电阻越小。VT获得偏流而导通,VD发光,且亮度随静电电压的高低而变化。与此同时,感应片L周围的静电通过VT泄放,随着泄放的进行,静电逐渐减弱,VD亮度渐暗,直至静电泄尽,VD熄灭,电路恢复为断态。当感应片L周围静电聚集又达一定量时,再次重复上述过程。
VT 在本电路中起到了自动开关的作用,有静电时开,无静电时关,所以无需另设电源开关。
将上述探测器置于微机房适当位置,就可以随时观察机房的静电状况,还可以及时将静电自动泄放掉,消除其危害,不失为一效果良好的实用装置。