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如何避免静电对实验室设备的损害

如何避免静电对实验室设备的损害


Winter is coming!静电对电子元器件和设备的损伤在冬天更是不容忽视。生产线为什么会在防静电措施投入这么大 呢?就是因为被静电打怕了!那么在实验室我们该如何避免静电对设备的损害呢?
一、 静电是如何产生的呢?
            • 摩擦:任何两个不同材质的物体接触后摩擦再进行分离,即可产生静电;
            • 感应:对于导电材料而言,由于电子能在导电材料表面自由流动,若将其置于电场中,由于电荷同性相 斥,异性相吸,正负电荷发生转移,从而产生静电;
            • 传导:同样对于导电材料,因电子能在它的表面自由流动,若与带电物体进行接触,则发生电荷转移,从 而产生静电。
图1为人体静电模型示意图。电路中开关接A时,电压源对电容充电,模拟人体积累静电的过程;当开关接到B时,存 储在电容上的电荷通过电阻(等效人体电阻)向设备放电,相当于人体触碰设备瞬间,放电的过程会在短短数百微秒 的时间内产生一定大小的瞬间放电电流,进而可能会将设备内部的器件损坏。

二、 为什么仪器这么容易被静电击穿呢?
仪器类产品通常需要满足IEC61326-1标准的电磁兼容性要求,该标准中包含了静电抗扰度试验,要求仪器类产品依据 IEC61000-4-2,需满足接触放电4KV,空气放电8KV的试验等级。 1、 越高频的仪器,静电防护能力相对越弱
示波器是一个高阻设备,极易受到外界静电感应而产生静电,但电荷在静电较强的场合难于泄放,就容易出现静电击 穿。由于静电防护器件的寄生参数会影响高频信号的测量,所以高频仪器当中无法集成过多的静电防护器件,从而导 致静电防护能力下降。因此越高频的仪器越需要注意静电防护。
2、 错误使用操作也会导致仪器被静电损坏
对于示波器而言,一定要留意先接地后接信号。比如以下两种操作都是非常危险的,一定要尽量避免。
错误操作1:在使用示波器测量电路板时,探针先接信号线,探头地线后接地;
错误操作2:用手直接触摸探头针,如图2所示。

三、 我们可以通过哪些措施来做静电防护呢?
虽然仪器具备一定的防静电能力,但如果环境静电比标准要求更高时,仪器依然可能被静电损坏,所以在使用仪器时 的一些基本的静电防护措施还是有必要了解的。
静电防护主要遵循先释放后操作的原则。
1、保持仪器接地良好
目的是将静电泄放到大地。如果万不得已需要浮地测量,一定要在具体操作之前先接地释放静电。
在测量之前对环境做静电处理
条件允许的话,产线需要铺防静电地板、穿戴防静电服、防静电鞋等。对于高频仪器的使用还要通过戴静电手环将人 身上的静电直接泄放到大地。如果条件不允许,我们有个比较方便的办法,可以在接触仪器之前,先用手摸一下接地 良好的东西,最好每隔一段时间操作一次。
3、一定要先接地,后接信号。
被测设备也会有静电(接触电阻小,释放电流可能更高),因此使用示波器测量电路板,必须先接探头地线,再接探 针到信号线;若先接探针到测试点,后接探头地,则静电将直接通过示波器信号回路释放,有可能击穿示波器内部器 件,这是非常重要的操作步骤。在很多板卡的设计中也有类似应用,如图所示的PCIE板卡,时钟信号的金手指要明显 短于其它引脚,就是为了在插卡时让地线先接触进行放电后,信号线后接触就安全了。

4、尽量不要触碰裸露的接口
对于电子设备裸露的接口,一定不要用手摸,包括示波器探头探针也是如此。
四、总结
操作者在使用仪器时,一定要有静电防护意识,特别是干燥的冬天,这样才可以尽量减少静电放电对仪器的伤害。
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