什么是静电.doc

A、静电现象 一、静电的益与害： 益：静电成像、静电喷涂、静电除尘已被 广泛应用。 害：1、第一艘阿波罗载人宇宙飞船，由于静电放电(ESD)导致火灾和爆炸，三名宇航名全部丧生。 2、日本IC生产中的不合格器件有45%是由静电造成的。 3、88年美国因ESD影响损失50亿美元。 4、90年代初北京某公司试生产的高档数字万用表，由于IC没注意防静电，使其产品大部分不合格。 二、何为静电？一般来说，塑料的电阻非常高，因此塑料能长时间保持带静电。而金属的电阻非常低，接地的金属带静电的时间极短。 静电通常用伏特表示。虽然220伏交流电源的是危险的，但100 kV的静电是则很普通的。 物体中的电压由两个因素决定：物体的带电量和物体的电容。可以用简单的关系式表示，即Q=CV，其中Q代表电量、V代表电压、C代表物体的电容。如果给定物体的电量，那么电容越低，则电压越高，反之亦然。塑料一般来说电容非常低，因此很少的电量就可以产生很高的电压。相反，金属的电容非常高，因此较多的电量只产生较低的电压。这就是在实际应用中，使用塑料产生的静电问题更加受人重视的原因。高电压会吸引尘土、导致操作员受电击或导致物体性状改变。静电有两种主要类型：体静电和表面静电。体静电指分布在物体内部的电荷。表面电荷指物体最外层表面的电荷。在实际应用中，静电问题基本上都与表面静电有关。虽然没有方法能中和体静电，但体静电很少造成问题。通常，与表面静电相比，体静电的影响很微小。1、静电就是物体表面存在过剩或不足的静电荷，它是一种电能。 静电是正负电荷在局部范围内失去平衡的结果，静电是通过电子或离子转移而形成的。 2、静电就是物体所带相对静止不动的电荷。 三、静电放电(ESD)现象： 1、有机玻璃与棉布摩擦后吸小纸屑。 2、脱下合成纤维上衣时产生劈啪声，夜间可见火花(空气击穿 场强为30KV/cm)。 四、静电的产生方式： 接触、摩擦、冲流、压电、温差、冷冻、电解 五、静电的特点： 高电位：可达数万至数十万伏，操作时常达数百和数千伏。 低电量：静电流多为微安级(mA)。 作用时间短：微秒级 受环境影响大：特别是湿度，湿度上升、静电下降。 六、静电电荷单位： 库仑(C)、毫库仑(mC)、微库仑(mC)、微微库(rrC) 七、面电荷密度： C/ s= (q=电荷量；s=表面积) 八、从静电学来区分材料的导电情况： 静电导体：小于1106Wcm(体电阻) 例：金属 静电亚导体：大于1106Wcm而小于11010Wcm 防静电器材 静电绝缘体：大于11010Wcm 硬塑料 注意：由于静电的特点(电位高，电量小)，因此它与普通电工学中导体和绝缘 体划分有所不同。 B、静电产生的物理过程 一、静电起电现象： 毛皮摩擦胶木棒，各自带极性相反，数量相同的电荷，一个失掉电子或空穴带电 ，如毛皮带正电，另一得到电子成为电子带电，如胶木棒负电荷。 二、静电序： 空气人手石棉兔毛玻璃云母人发尼龙羊毛铝丝绸铝纸棉花钢铁木琥珀蜡硬橡胶镍、铜黄铜、银金、铂硫黄人造丝聚酯赛璐珞奥轮聚氨酯聚乙稀聚丙稀聚氯乙稀二氧化硅聚四氟乙稀 其中，任意两种物质摩擦后前者带正电，后为负。但也不是绝对的，与材料表面清洁程度、环境条件、接触压力、光洁程度、表面大小、分离速度等有关。 三、固体起电： 与电子逸出功(功函数)、温度、电荷载体浓度有关。 形式：1、断裂带电 材料因机械破裂使带电粒子分离，使两侧带等量、异性电荷。 2、压电效应：石英 0.5V电位差，如：电光鞋、煤气打火器 3、热电效应：压电晶体加热时，一端带正电，一端带负电；冷却时，反极性 4、剥离起电：相互密切结合的物体剥离时，会引起电荷分离，引起分离物体双方带电，如叠在一起的塑料袋分离时，二次电流绝缘膜。 四、粉体起电： 粉体与器壁、粉体与粉体碰撞，接触分离、摩擦、碎裂而引起的静电颗粒越小，相互作用越强烈，碰撞面积越大，起电越强裂。 五、液体起电： 1、液体的偶电层 液相与固相界面亦能形成偶电层：液体(石油)中的可电离杂质和其它离子被吸引到金属壁上。正负离子对金属不可能具有相同的亲和力，亲和力大的就被金属表面所吸引并吸附着，而液体中电荷量相等的异号离子留在液相内，并聚集在界面附近。在界面处形成偶电层，内层是紧贴在固体表面上的离子称固定层，而外层离子是可动的称活动层或扩散层。 2、流动带电 当液体流动时，流动层的带电粒子随液体流动形成流动电流，异号带电粒子留在管道中，如管道接地则流入大地，流动的电荷形成流动电流，稳态时，带电粒子不断被流动液体所带走，固定层电荷经接地管道而被中和。此现象有点像电解。不同的亲和力，扩散与液体流动的综合作用取代了电解中的电场作用。影响电量大小与极性因素有：1、液体种类及特性；2、管道材料及表面光滑度；3、流速、温度、含水量和空气及混合物及杂质微粒。 六、人体静电 人体是最主要的静电源之一 人体的活动使部分机械能转换为电能 每日耗热量：4.18107J 10KWh 瞬间放电功率达九十千瓦 步行起电约800V 从聚氯乙烯椅子上站起来时带电18KV 人体对地电阻主要由鞋、袜、地面决定 湿度影响大：坐在塑料椅上 1020% 18KV 6590% 1.5KV 人体等效电容：100PF