第七章静电与电磁辐射防护(张园园)

表7.11 带电人体静电放电时的反应

对地电容/PF 电压/kV

放电能量/mJ

90

1.0 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10 11 12 15 20

70

2 3 5 10 15 20

200

0.5 1.0 3.0 5.0 10 15

0.045 0.18 0.28 0.41 0.72 1.1 1.6 2.2. 2.9 3.6 4.5 5.4 6.5 10 18 0.14 0.32 0.88 3.5 7.9 14 0.025 0.10 0.90 2.5 10 22

电量/μC 0.09 0.18 0.225 0.27 0.36 0.45 0.54 0.63 0.72 0.81 0.90 0.99 1.1 1.4 1.8 0.14 0.21 0.35 0.70 1.1 1.4 0.10 0.20 0.60 1.0 2.0 3.0

没有感觉

手外侧有感觉，但不疼痛

放电部位有针刺感，轻微冲击感但不疼痛 有轻微和中等针刺感

手指轻微疼痛，有较强的针刺感 手掌，乃至手腕前部有打击感 手指剧痛，手腕后部有强烈电击感 手指，手掌剧痛，有麻木感 手掌，乃至手腕有麻木感 手腕剧痛，手部严重麻木 整只手剧痛，有电流流过感

手指剧烈麻木，整个手有强烈的电击感 整只手有强烈的打击感 整个前臂有打击感，疼痛 整个手臂有打击感，剧烈疼痛 没有感觉

手外侧有感觉，但不疼痛 手指轻微疼痛，有较强的针刺痛感 手掌，乃至手腕有麻木感 整只手有强烈的打击感 整只手有强烈的打击感，疼痛 没有感觉

放电手指有感觉，但不疼痛 手指疼痛，手掌有麻木感 整只手有强烈的打击感 整个前臂有打击感，疼痛 整个前臂有打击感，剧烈疼痛

生理效应

二、静电防护措施

静电的产生几乎是难以避免的，但可以通过各种行之有效的措施加以防护，以使其降低到可以接受的程度，并尽可能地减少危害。静电的防护措施主要围绕以下几个方面：尽量减少静电荷的产生；对已产生的静电荷尽快予以消除，包括加速其泄漏、中和及降低其强度；最大限度地减少静电危害；严格静电防护管理，以保证各项措施的有效执行。

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静电防护是一种系统性、立体化、全方位、全过程的综合性工作，需要相当复杂的技术措施、强有力的和健全的管理措施；需要工程技术人员、操作人员、使用及维护人员的共同参与。

⑴ 防止静电的产生 ① 控制静电产生的环境

温度控制。在可能条件下尽量降低温度，包括环境温度和物体接触温度； 尘埃控制。此举措为防止附着（吸附）带电的重要措施；

地板、桌椅面料和工作台垫应由防静电材料制成，并正确接地； 静电敏感产品的运送传递和存储及包装应采取静电防护措施；

喷射、流动、运送、缠绕和分离速度应加以控制，在液体、粉体等材料的输送管道中使用缓和器。

② 防止人体带电

正确佩戴防静电产品；

严格禁止与工作无关的人体活动（例如做操、打闹、梳头发、吃东西等）； 进行离子风浴。 ③ 材料选用要求

凡必须或有可能发生接触分离的材料应考虑使其在带电序列表上的位次尽量靠近； 应使材料表面光滑、平整、洁净无污染； 使用静电导体材料和静电耗散材料； ④ 工艺控制措施

制定并实施防静电操作程序； 使用防静电工具；

对有静电燃烧、爆炸可能性的液体材料设置必要的静置时间； 尽量减少物体间的接触压力、时间、面积； ⑵ 减少和消除静电荷 ① 接地

设备、工具、管线等正确接地。 ② 增湿

使用各种适宜的加湿器和喷雾器等；

采用湿拖布拖地或通过洒水等方法以提高带电体附近或环境的湿度； 在允许的情况下尽量选用吸湿性材料。 ③ 中和

针对场所和带电物体的形状、特点、选用适宜类型的静电消除器，以消除器具、器材、产品、场所、设备和人体上的静电荷。

④ 掺杂

在非导体材料、器具的表面通过喷、涂、印、贴等方式附加上一层物质以增加表面导电率，加速的电荷的泄露和释放；

在易于产生静电的液体（如汽油、航空煤油灯）中加入化学药品作为抗静电添加剂，以改善液体材料的电导率。

⑶ 减少静电危害 ① 提高产品自身抗静电能力

对CMOS等静电敏感集成电路采用输入、输出保护电路设计；

对于静电敏感电子组件和电子设备，采用抗静电防护设计（设置输出、输入保护电路和网络、使用隔离电阻器，设置边界保护环等）；

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对敏感元器件进行静电防护设计（设置串联限制流电阻器、设置钳位放电间隙、降低瞬态能量密度、避免引线交迭和寄生MOS电容的形成等）。

② 采用静电屏蔽和接地设计

对敏感部位和敏感元器件采用加防护盖、罩、片等静电屏蔽措施，以减少静电的力学、感应和放电危害；

应尽量避免孤立导体的存在；

在液体储油罐等设施中设立具有屏蔽作用的检测井，以保证和采样的安全。 ③ 确保设备、设施和作业场所的静电安全

控制易燃、易爆的液体或粉体使爆炸性化合物浓度在燃烧、爆炸的极限浓度之下； 保持作业场所各种接地设施和系统（雷电保护、故障保护、信号参考、大地电极、防静电操作等）正确和有效接地；

控制作业区内各点静电电位在标准允许的范围之内； 安装局部放电器、放电刷等，以通过电晕放电不断释放静电能量使其积聚的能量在安全范围之内；

严格静电安全操作规程。 ⑷ 严格防静电管理 ① 建立健全责任制和规章制度

建立健全各类人员（领导者，技术和管理人员、操作人员）的静电安全防护管理职责，并备有检测制度；

建立静电安全事故分析制度； 编制具体详细的防静电操作规程；

对设备、装置、器材、工具等的防静电性能要求建立定期检测制度； 建立产品静电损害机理分析制度。 ② 培训教育

针对领导者、管理和技术人员、操作人员等不同层次和不同岗位的人员、实施有关防静电意识、知识、技术和安全教育；

针对不同岗位操作人员进行操作技能培训及考核。 ③ 警示装置、标记、及符号的使用

应在静电敏感产品上和内外包装器件上做出警示标记或符号；

应当对装置、设备中的静电敏感部件、部位，按照标准的要求做出标记或警示符号； 应对防静电作业场所（工作区）做出规定的特别标记； 对关键控制部位应装设报警装置，以提醒人们及时处置。 二、 按标准规定进行检测试验

对有静电性能要求的工具、器具、服装等应定期检测，使之保持合格状态； 对有明确指标要求的环境参数应按规定测量检查； 对人体和设备、装置、系统的接地情况应按规定检测； 对产品的静电敏感度（抗扰度）应按标准的规定进行试验，并建立质量分析和检测制度。 三、 防静电产品简介

防静电产品种类很多，主要从防静电建筑环境、防静电人体系统、防静电操作系统等方面对一些常用的防静电产品进行简单的介绍。

⑴ 防静电建筑环境 ①?? 防静电板材地面

在橡胶、塑料等高分子材料中加入炭黑、金属粉或抗静电剂，通过压制成防静电板材。防静电橡胶地坪就是用防静电橡胶板铺装而成的。地坪的电阻值除与胶板电阻率有关外，还

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与基材电阻值有关。由于作为基层的水泥砂浆层的电阻值一般较低（为l0～10Ω），所以

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选用电阻率过低的胶板对于降低地坪的系统电阻意义不大，故采用ρv为l0～10Ω·cm的胶板即可满足要求。

总的来说，防静电板材地坪具有施工简单、抗静电性能优良、地面弹性好等优点，特别适用于旧厂房改造、生产线调整以及其他需临时采用防静电地面的场所。

② 防静电现浇地面

目前广泛使用的防静电现场浇注高分子聚合物是将一般塑料与各种导电性物质通过分散复合、层积复合或形成表面导电膜等方式构成的。其中又以导电材料分散复合法用的较多，这种方法又分为抗静电剂型和填加型。前者是在塑料中添加化学抗静电剂，后者是向塑料中加入炭黑、金属等填料。

由于是现场涂浇和自然流平，所以地面无缝隙、平整、光滑，特别适用于洁净度要求较高的场合。

常用的防静电现场浇注地坪有3种：

a.防静电不饱和树脂地面：是在各种不饱和树脂中加入导电填料，以降低其电阻率，可使ρv下降到l05～107Ω·cm。这种地坪的优点是质轻、色浅、施工简便、耐酸碱，缺点是耐水性差。

b.防静电聚氨酯地面:在地面施工时所用材料是一种双组分、黏稠状的物质，其中A组分为聚氯酯预聚体，B组分是由固化剂、填充剂等组成的复合物。施工时，将A、B两组分按一定比例混合并搅拌均匀，即可涂刷在基层地面，24小时后地面基本固化，5～7天充分固化后投入使用。该地坪的电阻率为l05～108Ω·cm，其优点是与基层地面粘接力强，耐酸、碱、水等。

c.防静电环氧树脂地面:由于环氧树脂具有耐久性和高冲击强度，不易磨损、割裂和剥离，同时防静电性能良好，地坪下部铺设的导电网络可用紫铜带连接至接地导体上。

另外，还有涂刷防静电涂料，即在原地面上涂一层导静电、耐高低温、低灰尘、阻燃的涂料，颜色包括无色、白色或彩色，一般用醇酸树脂或环氧树脂做成。

③ 防静电活动地板

在计算中心和电话局等各房间的工程技术设施中，活动地板是一个很重要的构件。利用活动地板可以在机房内组成一个地下空间的建筑结构。活动地板上安装着信息技术设备或通信设备，活动地板下的空间则用来敷设连接设备的各种管线，并可作为空调的静压送风风库，通过地板上设的风口，把风送至地板上面的电子设备；无论机房的形状和面积如何，都能方便而迅速地装配并能容易地拆除；地板表面无噪声、牢固、耐磨、洁净、不起尘、不吸尘、不反光、不打滑。

④ 防静电地毯

此种地毯是在其用料中混入一定量的导电纤维制作而成的。使用较多的导电纤维是不锈钢纤维、碳纤维和复合纤维。特别是复合纤维，以其优良的性能正在国外得到快速推广。例如在欧美和日本广泛应用的防静电锦纶膨体变形长丝（BCF）地毯纱，就是采用锦纶长丝与导电纤维混纤制成的复合纱。为提高地毯的防静电性能，要求在地毯纤维中使用导电纤维的同时，其底部也应是防静电的，对于割绒化纤地毯来说，这一点更是必要的。用上述工艺制作的地毯即使在较低的相对湿度下（RH在40％以下）也具有良好的防静电性能，而且还解决了普通化纤地毯吸附尘埃的问题。

表7.12是将不锈钢纤维按各种比例混入羊毛地毯中所制成的防静电地毯的抗静电效果的比较。

表7.12 防静电地毯纤维组成与人体静电压

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