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ESD干扰是现代电子设备面临的重要问题。当物体表面因摩擦等原因积累静电荷时,会形成高电位差。一旦电位差超过绝缘介质的击穿强度,就会发生瞬时放电,产生强烈的电磁脉冲,对周围电子设备造成干扰。
静电荷的产生主要通过摩擦起电实现。当两种不同材料接触摩擦时,电子会从一种材料转移到另一种材料。分离后,失去电子的材料带正电,获得电子的材料带负电。这些电荷在物体表面积累,形成显著的电位差,为后续的静电放电创造了条件。
当带电物体与接地体之间的电位差达到临界值时,空气等绝缘介质会被击穿。空气的击穿强度约为每毫米3千伏。击穿时,空气分子被电离,形成导电通道,积累的静电荷通过这个通道瞬时释放,产生高电流脉冲和强烈的电磁场。
ESD干扰主要通过传导和辐射两种机制传播。传导干扰是指放电电流直接通过导线或PCB走线注入到电路中。辐射干扰则是快速变化的放电电流产生强烈的电磁脉冲,在空间中传播并耦合到附近的导体上,从而影响电子设备的正常工作。
ESD对电子设备的影响分为软故障和硬故障两类。软故障包括程序跑飞、数据错误、逻辑状态异常等,通常可以通过重启恢复。硬故障则是元器件的永久性损坏,如PN结击穿、金属化层熔断等,需要更换器件。为了防护ESD,通常在电路中加入保护元件,如TVS管、压敏电阻等。