静电防护工程学与电磁兼容技术的交叉关系

静电防护工程学与电磁兼容技术都建立在电磁学基本理论基础上,在工程技术领域有交叉之处,也有不同地方。在面对电子产品和设备的静电放电危害评价和防护方法上两者是相同的。此外,电磁兼容技术还研究电子产品的静电防护设计方法和验证方法。静电防护工程学涉及领域包含上述电子产品和设备,还涉及有易燃易爆物质的石油化工行业、有污染敏感的生物制药、有静电敏感的微电子行业、有静电吸附的粉体和纺织行业等。从工程和工业应用角度来看两者虽有技术标准、材料、工艺的不同,但不是对立关系,而是相互利用和借鉴的关系。对于一些概念上的差异,不要理解为两者的对立,而是由于适用范围不同。

在接地的概念上,静电防护工程学关注等电位的实现,目的是泄放电荷,防止电荷积累形成电位差,并不一定要求接大地土壤。电磁兼容的接地也是以等电位为目的,但要求与大地土壤连接。静电防护要求被防护的表面接地电阻不能太高也不能太低,有上下限要求。电磁兼容则要求接地电阻越小越好,只有上限,没有下限。电磁兼容还要求交流阻抗越小越好,静电防护只要求直流泄漏电阻。

在屏蔽概念上,有静电场屏蔽、电磁场屏蔽、静电放电屏蔽这三种不同的概念,这里暂且不讨论磁场屏蔽。静电场屏蔽的作用是减弱和消除静电场的穿透,用电场稳定后的效果来测量和评价;电磁场屏蔽是利用反射和吸收,达到衰减电磁波能量的穿透作用,用屏蔽内外的电磁波功率比来测量屏蔽效能;静电放电屏蔽的作用是为静电放电瞬间的能量提供释放旁路,在屏蔽内部,减少静电放电能量的穿透,即在瞬态、近场、接触放电条件下,用旁路方法来屏蔽电磁场的能量。静电放电能量不仅有传导路径,还有近场耦合路径。所以,静电放电屏蔽是静电防护工程学中的特殊概念。三种屏蔽都是基于电磁场理论的实际应用,它们采取的措施、技术、材料和测量方法却大不相同。

在敏感度概念上,静电防护工程学有多个静电敏感度概念,如易燃易爆物质有静电感度的概念,比“敏感度”少了一个字,叫“感度”,用50%发火情况下,人体模型静电放电能量或电压表示,还有“相对静电感度”、“绝对静电感度”等概念,石家庄军械学院刘尚合院士还提出了“真实静电感度”的概念。电子元器件有HBM、MM、CDM三种模型的静电敏感度,用静电放电的电压等级表示,随着电子产品失效模式的细化,将来还可能出现“立即失效敏感度”和“性能下降敏感度”的概念。电磁兼容技术中,IEC61000-4-2《电磁兼容试验和测量技术 静电放电抗扰度试验》规定了电子设备的静电抗扰度的概念和测量方法。以上提到的静电感度、静电敏感度、静电抗扰度概念都是对静电敏感对象的性能评价,但概念定义和测量装置、测量方法、依据标准都不一样,在这方面静电防护工程学包容了电磁兼容技术的静电抗扰度概念,静电抗扰度也是静电防护工程学的研究内容之一。

在人体模型概念上,有很多标准提出了不同的人体模型,在易燃易爆物质的静电感度试验中,美军标MIL-STD-23659C、我国军用标准GJB376.11-90规定人体静电放电模型为(C=500pF,R=5kΩ)。在电子设备、产品静电抗扰度试验中IEC61000-4-2、GB/T17626.2,规定人体静电放电模型为(C=150pF,R=330Ω)。在电子元器件静电敏感度等级测试中,美国标准ANSI/ESD STM5.1,我国军用标准GJB1649-93规定人体模型为(C=100pF,R=1500Ω)。由于应用行业不同、测试对象不同,这些人体模型各有其适用范围。静电防护工程学包容了这些人体模型,静电放电模型以及静电敏感模型是静电防护理论走向工程化的基础,可以说,没有这些模型就没有技术标准,也就没有通用的测量仪器了。


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