靜電是一種客觀的自然現(xiàn)象，然而靜電對我們的日常生活、稱重計量、工 業(yè)生產(chǎn)等多個領(lǐng)域產(chǎn)生危害，本文簡單介紹了靜電的產(chǎn)生、危害及相關(guān)防護措施。

一、概述

電子稱重儀表國家標準GB/T 7724-2008中對 稱重儀表的抗干擾能力做了明確的要求，其中相 關(guān)的各項有：5.8稱重儀表的抗干擾要求；5.10.2 性能測試中專門把靜電放電列為一個測試項目： 靜電放電(ESD)-模擬儀表在接收外界靜電（如人 體或設(shè)備帶電產(chǎn)生的放電或靜電場干擾時的抵 抗能力。分別輸入10d及接近max的信號進行試 驗，嚴酷等級為3級（空氣放電8kV，接觸放電 6kV，放電至少10次，時間間隔1s，受試儀表應(yīng) 不產(chǎn)生大于1d的變差或能處理的顯著增差。

所以了解靜電的產(chǎn)生及其防護措施是十分必 要的。

二、靜電的形成和危害

(一）靜電的形成

靜電是一種客觀自然現(xiàn)象，產(chǎn)生的方式有多 種，如接觸、摩擦等。物質(zhì)都是由分子組成的， 分子由原子組成的，原子中有帶負電荷的電子和 帶正電的質(zhì)子，正常情況下，物體的原子攜帶的 質(zhì)子與電子相等，對外表現(xiàn)不帶電。當兩種物體相互摩擦時，一種物體中的電子因受原子核的束 縛較弱，跑到另一個物體上去，使得到電子的物 體由于其中的負電荷多于正電荷，因而顯出帶負 電；失去電子的物體由于其中的正電荷多于負電 荷，因而顯出帶正電，這就是摩擦起電現(xiàn)象。由 此物體所帶的電稱為“靜電”，日常生活中任何兩 個不同材質(zhì)的物體接觸后在分離都能產(chǎn)生靜電。

如玻璃棒與綢子摩擦，玻璃棒帶正電；人體 自身的動作或與其他物體的接觸、分離、摩擦或 感應(yīng)等，可以產(chǎn)生幾千伏甚至上萬伏的靜電。

ESD 是英文 Electrical Static Discharge 的縮寫， 中文釋為靜電放電，當靜電積聚到一定程度時就 會產(chǎn)生火花放電現(xiàn)象，即電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到 另一個物體。靜電放電的特點是高電壓、低電量、 小電流和作用時間短的特點。這種現(xiàn)象與生活、 生產(chǎn)密切相連，往往會帶來一些不便和危害。

(二） 靜電的危害

靜電在多個領(lǐng)域造成危害。在稱重系統(tǒng)中， 靜電可以干擾稱重儀表的正確計量，嚴重的可以 損壞儀表的元器件，使儀表無法工作。

電子秤已廣泛應(yīng)用于我們的日常生活和工 業(yè)生產(chǎn)中，例如我們買菜買糧用的電子臺秤，工 廠里用的電子汽車衡、皮帶秤、料斗秤等。電子秤一般由稱重傳感器和稱重儀表組成，常用的稱 重傳感器為電阻應(yīng)變片式，按常規(guī)2mV/V的靈敏 度和10V激勵電壓計算，稱重傳感器的滿量程輸 出電壓為20mV，靜電放電產(chǎn)生的干擾很容易親合 到傳感器的輸出信號中，造成計量不準、儀表工 作不穩(wěn)，嚴重者甚至可以損壞儀表。

摩擦起電和人體靜電是電子工業(yè)中的兩大危 害，主要體現(xiàn)在以下幾方面。

（1）靜電吸附灰塵，改變線路間的阻抗，影響 儀表的性能與壽命；

(2）損壞元件的絕緣使元件不能工作；

(3)瞬間電流電場產(chǎn)生的熱，使元件受損，但 仍能工作，壽命受損。

人體有感覺的靜電放電電壓在2000V以上， 當看到放電火花時，身上的靜電已經(jīng)超過3000V， 這時手指會有針刺般的痛感；當聽到放電的“劈 啪”聲音時，身上的靜電已高達7000V?000V， 而往往幾百伏的電壓就會導(dǎo)致電子元件損壞，所 以要密切注意元件在不易覺察的放電電壓下的損 壞，典型生產(chǎn)現(xiàn)場產(chǎn)生靜電電壓以及部分電子器 件的靜電擊穿電壓如表1、表2所示。

是否采取了防靜電措施是衡量電子器件質(zhì)量好壞的一個非常重要的指標。多數(shù)情況下，靜電 放電能量較小，受到ESD損壞的器件并不立即表 現(xiàn)為報廢，有些僅表現(xiàn)出工作不穩(wěn)，以后發(fā)現(xiàn)問 題易歸咎為材料不良或設(shè)計不好，因此人們常認 識不到靜電放電的危害。

靜電損傷的特點：

(1)隱蔽性：人們常常感覺不到靜電和靜電放電；

(2）潛伏性：有些電子元件受到靜電損傷后沒 有明顯的表現(xiàn)，但造成的內(nèi)傷形成了隱患；

(3)隨機性：靜電的產(chǎn)生具有隨機性，而靜電 放電有時是瞬間發(fā)生的，難以預(yù)測；

(4復(fù)雜性：電子器件微小、精細的特點，使 得靜電損傷的分析比較困難。

綜上所述，靜電無處不在，對人體健康、交 通運輸、工業(yè)生產(chǎn)、日常生活等都會帶來危害， 所以應(yīng)引起我們足夠的重視。

三、儀表設(shè)計中克服靜電放電干擾的措施

靜電放電可以使儀表產(chǎn)生復(fù)位、死機、丟失 數(shù)據(jù)等故障，造成工作不可靠，而維修時又很難 找出故障原因。

靜電放電干擾主要通過以下途徑進入儀表中：

(1)放電初期的強電場容性耦合到臨近的網(wǎng) 絡(luò)上，靜電放電可以產(chǎn)生近場峰值電場達“幾百 伏/米?幾千伏/米”的高壓；

(2）放電產(chǎn)生的電磁場感性耦合到臨近的布線 網(wǎng)絡(luò)和長的信號線上，電磁場的頻率在幾十兆? 幾千兆；

(3)放電電流流過電源線、地線或信號線產(chǎn)生 電壓脈沖，進入與這些網(wǎng)絡(luò)相連的元件。靜電放 電時首先對被擊中金屬物的電容充電，然后流經(jīng) 每一個可能的導(dǎo)電路徑，電弧電流更容易在片狀 或短而寬的帶狀導(dǎo)體上流過，而接地則是最終瀉 放掉累積電荷的路徑。

為了防止ESD損毀和干擾，必須阻斷這些路 徑或者加強設(shè)備的抗ESD能力。有關(guān)PCB電磁兼 容設(shè)計技術(shù)的資料非常多，在電路設(shè)計中可以學 習參考，這里所說的是幾點容易實現(xiàn)又往往被忽 略的小技巧。

(1)儀表使用金屬殼體，且不噴涂，如果進行 防腐噴涂，那么蓋板與殼體的連接螺釘壓接面一 定要去掉絕緣覆蓋，確保蓋板與殼體低電阻連接。 曾經(jīng)遇到過震動儀表或敲打表殼導(dǎo)致儀表復(fù)位的 現(xiàn)象，拆下蓋板打磨掉螺絲孔周圍的絕緣涂層， 重新上緊蓋板，故障消失。

(2）儀表殼體端子開孔或引出線開孔，如果可 能，用幾個小開孔代替一個大開孔，且開孔間的 距離盡可能大。這是因為開孔越大屏蔽效果越差， 殼體上開孔的最大尺寸必須遠小于要屏蔽的最高 頻率的波長，當一個孔的最大對角線尺寸為一個 波長的1/100時，在該頻率上的最大屏蔽效果約 34dB。

(3)儀表面膜鍵盤布線要緊湊，不要形成大的 環(huán)路，并延伸邊緣超出鍵盤線不小于10mm。在靜 電放電測試中，要在儀表面膜四周打靜電，如果 鍵盤線靠近邊緣，就會引入較強的干擾。

(4）面膜上鍵盤線的外面加一層屏蔽網(wǎng)，通過 鍵盤引線接入顯示板連接到機殼。如圖1所示，J1 是顯示板上的鍵盤線插針排，其中1#、7#針與鍵 盤上的屏蔽網(wǎng)引線相連接，并通過顯示板安裝支 柱或短粗引線與機殼相連。

主板與顯示板之間的連接電纜，電源和地應(yīng) 設(shè)置在相臨的插針上，在靠近連接器插針的位置 電源和地之間放一個100nF的去耦電容。如果可 能，讓每一根信號線至少與一根地線相臨。

雖然靜電無處不在，但還是可防可控的，正 確進行靜電防護是電子工程師的一個重要課題， 一定要樹立防靜電意識。

四、靜電的預(yù)防

消除靜電危害主要從“防”和“放”兩個方 面進行，儀表生產(chǎn)過程中靜電防護的主要措施有: 靜電的瀉放艘地、增濕）、靜電的中和、靜電的 屏蔽等。一般采用以下措施控制靜電：

(1)盡量減少物體之間的摩擦，減少靜電的產(chǎn)生；

(2）適當控制生產(chǎn)車間的濕度；

(3)測試儀器、工具、烙鐵接地；

(4）防靜電轉(zhuǎn)運車、架盡可能接地；

(5）操作人員穿防靜電工作服、戴有線防靜電 手腕帶；

防靜電常規(guī)工藝規(guī)程：

(1)操作靜電敏感器件的臺面必須采用防靜電 臺墊；

(2） ESD敏感器件必須用靜電屏蔽與防靜電器 具轉(zhuǎn)運；

(3)開封、測試靜電敏感器件時必須在防靜電 工作臺上進行，有條件的可配用空氣離子發(fā)生器 清除空氣中的電荷；

(4）組裝所用的工裝設(shè)備都必須接地，焊接工 具使用內(nèi)熱式烙鐵，要接地良好；

(5）電源供電系統(tǒng)要用變壓器隔離，接地可靠， 接地電阻小于10Q ；

(6）產(chǎn)品測試時，必須斷電后插拔器件；

(7） ESD敏感器件不應(yīng)過早拿出原封裝，盡量 不摸器件管腳；

(8)用波峰焊接時，焊料和傳送系統(tǒng)必須接地; 靜電防護工作是一項長期的系統(tǒng)工程，任何 環(huán)節(jié)的失誤或疏漏，都將導(dǎo)致靜電防護工作的失 敗。