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如何科学认识电子装备的静电防护?

作者:http://www.stickon.com.cn 日期:2015-11-19 浏览:143

各类电子武器装备列装部队后,加速了部队装备的信息化进程,提高了部队的战斗力。但与此同时,有些官兵们对电子装备产生的电磁辐射却存在着一些认识上的误区。听说接力机存在电磁辐射,有的接力机操作员整天愁容满面,久而久之患上了失眠症;有的操作员结婚两年多了,听说电磁辐射影响生育,至今不敢要小孩,打算等退伍以后再说……类似的例子还很多。其实,我们每个人都生活在电磁辐射之中,打电话、看电视都会受到一定的电磁辐射。所以说,人体对一定量的电磁辐射还是能够吸收和抵御的,只要正确认识并施以科学的防范,武器装备的电磁辐射不会对人的身体健康造成危害。

  事实上, 在人们的日常生活和部队的军事训练中, 经常会遇到静电现象。那么, 静电到底是什么, 它的产生机理以及它有哪些危害, 如何预防和消除这些危害, 是我们必须考虑和解决的问题。

  静电是一种电能,它存在于物体表面,是正负电荷在局部失衡时产生的一种现象。静电现象是指电荷在产生与消失过程中所表现出的现象的总称,如摩擦起电就是一种静电现象。

  一、静电对电子装备形成的危害

  国防电子工业中静电障害可分为两类:一是由静电引力引起的浮游尘埃的吸附;二是由静电放电引起的介质击穿;

  1. 静电吸附

  在半导体元器件的生产制造过程中,由于大量使用了石英及高分子物质制成的器具和材料,其绝缘度很高,在使用过程中一些不可避免的摩擦可造成其表面电荷不断积聚, 且电位愈来愈高。由于静电的力学效应,在这种情况下,很容易使工作场所的浮游尘埃吸附于芯片表面,而很小的尘埃吸附都有可能影响半导体器件的良好性能。所以电子装备的生产必须在清洁环境中操作,并且操作人员、器具及环境必须采取一系列的防静电措施,以防止和降低静电危害的形成。

  2.介质击穿的分类

  由静电引起元器件的击穿是电子装备中静电危害的主要方式。在强电场中,随着电场强的增强,电荷不断积累,当达到一定程度时,电介质会失去极化特征而成为导体,最后产生介质的热损坏现象,这种现象称为电介质的击穿。介质击穿分热击穿、化学击穿和电击穿三种形式。

  (1)热击穿介质工作时,当损耗产生的热量大于介质向周围散发的热量时,介质的温度迅速升高,导电随之增加,直至介质的热损坏。可见热击穿的核心问题是散热问题。所以热设计是武器设计的重要环节之一。

  (2)化学击穿。在高压下,强电场会在介质表面或内部的缺陷小孔附近产生局部空气碰撞电离,引起介质电辉,生成化学物质--臭氧和二氧化碳,使绝缘性能降低,致使介质损坏。

  (3)电击穿。电击穿是介质在强电场作用下, 被击发出自由电子而引起的。自由电子随电场强度的增加而急剧增加,从而破坏介质的绝缘性能。可见电击穿的本质是电荷积聚所致, 
因而防止电荷积聚就可防止电击穿。一般把击穿的临界电压称为击穿电压, 临界场强称为击穿场强。例如: E空气 = 3 kV/m, MOS管结构的E栅氧化摸 = 1.0×106kV/m。

  3.静电的击穿与放电

  (1)静电放电

  静电放电与外加稳定电源产生的放电虽然同为电荷积聚所致,但又有着明显的区别。首先,在静电放电的情况下,起放电电源是空间电荷,因而它所储存的能量是有限的,不像外加电源那样具有持续放电的能力,故它仅能提供短暂发生的局部击穿能量。虽然静电放电的能量较小, 但其放电波形很复杂,控制起来也比较麻烦。半导体器件的软击穿就与它有关。

  (2)静电击穿 由静电击穿引起的元器件击穿损坏是电子国防工业中,特别是电子装备制造中最普遍、最严重的危害。

  静电放电可能造成器件硬击穿或软击穿。硬击穿是一次性造成器件的永久性失效,如器件的输出与输入开路或短路。软击穿则可使器件的性能劣化,并使其指标参数降低而造成故障隐患。由于软击穿可使电路时好时坏(指标参数降低所致),且不易被发现,给整机运行和查找故障造成很大麻烦。软击穿时装备仍能带"病"工作,性能未发生根本变化,很可能通过出厂检验,但随时可能造成再次失效。多次软击穿就能造成硬击穿,使电子装备运行不正常,既给部队造成损失,也影响厂家声誉和装备的销售。

 (1)用防护装备屏蔽辐射。许多物质具有很好的阻挡和吸收射线的功能,在不影响装备操作的情况下,在人和辐射源之间用这些物质做成隔离体,可以起到很好的防护作用。如给长期与电台、雷达站等有关装备打交道的官兵,以及医务、科研战线上因工作需要必须与辐射源打交道的人员,及时配发针对电磁辐射的屏蔽防护服,将电磁辐射最大限度地阻挡在身体之外;给雷达、卫星车等有显示屏的电器装备安装电磁辐射保护屏;给操作员配戴防辐射眼镜,防止屏幕辐射出的电磁波直接作用于人体等等,从而可以实现有效屏蔽。

  (2)通过科学组织训练减小辐射。条件有限的单位,无法屏蔽防护时,可以采用远距离或短时间训练来防护。一般来讲,雷达车、接力车、通信干扰车等装备,应该严格按教材规定执行,如需要长时间使用时,应注意每间隔一段时间换班一次或休息一会儿,以减轻操作员所受辐射的影响。当装备暂停使用时,最好关闭电源而不要处于待机状态。

  (3)尽量减少辐射源的辐射强度。训练时,对训练装备进行合理搭配,尤其不要把通信车、卫星车、接力车等一些易产生电磁波的装备近距离集中在一起训练。另外,训练时尽量把装备功率挡调到能保证训练的最低挡位,避免人为加大辐射强度。

 三、电子装备生产过程中消除静电的途径

  防静电主要是防止静电放电。控制静电放电要从控制静电的产生和控制静电的消除两方面入手。控制静电的产生主要是控制工艺过程和工艺过程中材料的选择;控制静电的消除主要是加速静电的泄露和中和。这两点共同作用才能使静电电压不超过安全阈值,以达到静电防护的目的。

 1.静电的消除特性要消除静电首先要明确对静电防护的基本思想:

  ① 对有可能产生静电的地方要防止静电荷的聚集。即采取一定的措施避免或减少静电放电的产生。可采用边产生边泄露的办法达到消除电荷聚集的目的。

  ②对已存在的电荷积聚,应迅速地消除掉。当绝缘物体带电时,电荷不能流动,无法进行泄漏,可利用静电消除器产生异性离子来中和静电荷。当带电的物体是导体时,则采用简单的接地泄露办法,使其所带电荷完全消除。要构成一个完整的静电安全工作区,至少应包括有效的静电台垫、专用地线和防静电腕带等。 

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