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ESD基础知识培训教材
ESD基础知识培训教材
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SFI-MFG2
第一章
静电科学的基础知识
静电:
静电: 静止未流动的电荷. 能够长时间停留在某些物料上.
静电放电: 当两个带不同静电电位的物件相互接近到某程度或接触时, 静电从一个物件突然流放到另一物件上的现象.
静电荷的基本单位: 库伦 Coulomb ( C ).

原子结构:
Neils Bohr 原子模式
质子
+ ve charge
Qty = n2
原子核
n1 = n2 for electrically stable
中子
No charge
Qty = n3
电子
- ve charge
Qty = n1
电荷的相互影响:
这也是造成电子流动的基础!
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
_
_
_
_
_
同性相斥
异性相吸
库伦定律:
在任何两个带电点中存在作用力:
力作用在两点的直接连线方向上
力的大小和电荷量的乘积成正比
力的大小和距离的平方成反比
( )
F =
4πε
1
Q1Q2
γ2
+ ve
- ve
γ
F
Q1
Q2
电场:
电场是由电荷间(或电荷和带电物件间)的作用力(包括方向和力度)所形成
电场强度= F/q =
( )
4πε
1
Q
γ2
带电物件
+
-
+
+
+
+
+
+
+
+
F
F
+ Q
- q
+q
+
+
+
+
电场和电力线:
+
-
-
+
正负电荷的作用关系
隔离的正电荷
隔离的负电荷
电离:
电子不能够被生产,它们一直存在原子中!
原子核与电子因电场作用力而紧密连在一起
原子添加/失去电子
正离子和负离子
正离子和自由电子
通过: 热/电磁场/光/摩擦/电子撞击……等吸收能量.
电子迁移:
当两个物体被紧紧挤压接触时(<4A=4x10-10m),在结合处将出现电子迁移现象,产生数mV的电压差.
o
+ ve Ion
- ve Ion
Lose electron
Gain electron
材料A
材料B
静电的“产生”:
静电的产生有四个途径:
接触分离(最常见的‘摩擦’)
电感效应
电容效应
压电效应
电容效应只增加静电破坏的风险程度,并没有改变电荷量! 而接触分离、电感效应和压电效应会改变电荷量。
静电的“产生”:
静电的主要来源:
接触+ 摩擦或压力+ 分离
“摩擦”生电
+-+-
+-+-
----
++++
Contact + Friction + Separation
Contact + Pressure + Separation
?
?
+
-
-
-
-
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
+
+
+
+
摩擦和接触生电:
静电不是由摩擦产生的!
摩擦过程增加接触面,接触产生静电(接触面越大,其产生的静电越大).
许多物料的表面都不够平整或具备足够的柔性,来达到接触/分离所需要产生静电的程度.
片状物和粘带具备良好的接触条件,所以较容易产生静电.
除了增加接触面,也可以增加分离速度.
摩擦过程所产生的热能增加电荷的迁移程度.
不同的摩擦试验得出不同的Triboelectric series结论.
“接触生电”较“摩擦生电”的观念要正确!
静电量:
决定静电量的主要因素:
材料(包括材料的相对性)
接触面积和表面粗糙情况(表面越光滑,静电越大)
接触力
分离速度
环境湿度(湿度大时产生的静电是相同的, 只是在瞬间将产生的静电分离到空气中).
在干燥和快速移动活动中使用不当的材料容易产生高静电和增加静电破坏风险!
静电序列表:
玻璃
尼龙(Nylon)
铅
铝
纸
聚氨脂
镍、铜、银
硬橡胶
聚酯(Polyester)
聚丙烯(Acrylic)
聚***乙烯(PVC)
聚四***乙烯(Teflon)
硅橡胶
注:表中距离越远者产生的电量越大。
带正电+
带负电-
静电序列表:
工业界中出现有一定差别的列表。
由于许多难以控制的因素,其中有些还未被足够认识到,因此静电序列表并无法十分精确。
这些因素包括如表面粗糙度、接触力、电荷回流等。
序列表只能够做大略依据使用,不应该用作硬标准。
湿度的考虑:
空气中的水气增加空气的