如何避免靜電對實驗室設(shè)備的損害

　　Winter is coming!靜電對電子元器件和設(shè)備的損傷在冬天更是不容忽視。生產(chǎn)線為什么會在防靜電措施投入這么大呢?就是因為被靜電打怕了!那么在實驗室我們該如何避免靜電對設(shè)備的損害呢?

　　一、靜電是如何產(chǎn)生的呢?

　　摩擦：任何兩個不同材質(zhì)的物體接觸后摩擦再進行分離，即可產(chǎn)生靜電;

　　感應(yīng)：對于導(dǎo)電材料而言，由于電子能在導(dǎo)電材料表面自由流動，若將其置于電場中，由于電荷同性相斥，異性相吸，正負電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，從而產(chǎn)生靜電;

　　傳導(dǎo)：同樣對于導(dǎo)電材料，因電子能在它的表面自由流動，若與帶電物體進行接觸，則發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，從而產(chǎn)生靜電。

　　圖1為人體靜電模型示意圖。電路中開關(guān)接A時，電壓源對電容充電，模擬人體積累靜電的過程;當(dāng)開關(guān)接到B時，存儲在電容上的電荷通過電阻(等效人體電阻)向設(shè)備放電，相當(dāng)于人體觸碰設(shè)備瞬間，放電的過程會在短短數(shù)百微秒的時間內(nèi)產(chǎn)生一定大小的瞬間放電電流，進而可能會將設(shè)備內(nèi)部的器件損壞。

　　圖1 人體靜電模型

　　二、為什么儀器這么容易被靜電擊穿呢?

　　儀器類產(chǎn)品通常需要滿足IEC61326-1標準的電磁兼容性要求，該標準中包含了靜電抗擾度試驗，要求儀器類產(chǎn)品依據(jù)IEC61000-4-2，需滿足接觸放電4KV，空氣放電8KV的試驗等級。

　　1、越高頻的儀器，靜電防護能力相對越弱

　　示波器是一個高阻設(shè)備，極易受到外界靜電感應(yīng)而產(chǎn)生靜電，但電荷在靜電較強的場合難于泄放，就容易出現(xiàn)靜電擊穿。由于靜電防護器件的寄生參數(shù)會影響高頻信號的測量，所以高頻儀器當(dāng)中無法集成過多的靜電防護器件，從而導(dǎo)致靜電防護能力下降。

　　因此越高頻的儀器越需要注意靜電防護。

　　2、錯誤使用操作也會導(dǎo)致儀器被靜電損壞

　　對于示波器而言，一定要留意先接地后接信號。比如以下兩種操作都是非常危險的，一定要盡量避免。

　　錯誤操作1：在使用示波器測量電路板時，探針先接信號線，探頭地線后接地;

　　錯誤操作2：用手直接觸摸探頭針，如圖2所示。

　　圖2 錯誤操作

　　三、我們可以通過哪些措施來做靜電防護呢?

　　雖然儀器具備一定的防靜電能力，但如果環(huán)境靜電比標準要求更高時，儀器依然可能被靜電損壞，所以在使用儀器時的一些基本的靜電防護措施還是有必要了解的。

　　靜電防護主要遵循先釋放后操作的原則。

　　1、保持儀器接地良好

　　目的是將靜電泄放到大地。如果萬不得已需要浮地測量，一定要在具體操作之前先接地釋放靜電。

　　2、在測量之前對環(huán)境做靜電處理

　　條件允許的話，產(chǎn)線需要鋪防靜電地板、穿戴防靜電服、防靜電鞋等。對于高頻儀器的使用還要通過戴靜電手環(huán)將人身上的靜電直接泄放到大地，如圖3所示。

　　圖3 儀器常見的防靜電措施

　　如果條件不允許，我們有個比較方便的辦法，可以在接觸儀器之前，先用手摸一下接地良好的東西，最好每隔一段時間操作一次。

　　3、一定要先接地，后接信號。

　　被測設(shè)備也會有靜電(接觸電阻小，釋放電流可能更高)，因此使用示波器測量電路板，必須先接探頭地線，再接探針到信號線;若先接探針到測試點，后接探頭地，則靜電將直接通過示波器信號回路釋放，有可能擊穿示波器內(nèi)部器件，這是非常重要的操作步驟。

　　在很多板卡的設(shè)計中也有類似應(yīng)用，如圖4所示的PCIE板卡，時鐘信號的金手指要明顯短于其它引腳，就是為了在插卡時讓地線先接觸進行放電后，信號線后接觸就安全了。

　　圖4 板卡常見的防靜電措施

　　4、盡量不要觸碰裸露的接口

　　對于電子設(shè)備裸露的接口，一定不要用手摸，包括示波器探頭探針也是如此。

　　四、總結(jié)

　　操作者在使用儀器時，一定要有靜電防護意識，特別是干燥的冬天，這樣才可以盡量減少靜電放電對儀器的傷害。再強調(diào)一次：特別是在北方，特別是在冬天。