静电及相关技术的现代发展

 一、静电的产生摩擦起电是产生静电荷的基本原因。两种物质的表面产生摩擦时,机械能转化为内能,使某一物质结构的原子外层电子获得能量挣脱原子核的束缚成为自由电子,这一物质表面便可失去电子带正电,另一物质表面则由于得到电子而带有等量的负电荷。产生静电荷的多少与摩擦的力度即接触面的压力、接触分离的速度成正比。由此类推,一定条件下气体或液体的流动,粉状物质的输送过程同样会产生静电。静电产生的另一直接原因就是感应带电。在外电场的作用下,电场力使外层电子挣脱成为自由电子而在物体表面产生静电。外电场越强,所积累的静电荷越多。     

静电技术应用专题系列介绍——第四讲 静电放电与静电危害

在许多工业生产中，由于不同物质之间的接触、分离等原因，会产生不同程度的静电；而物体带电到一定量时，又会发生不同形式的放电．本文在概述静电现象的基础上，指出物体带电和静电放电都可能给工业生产带来种种危害，从而使人们充分认识在当今工业生产中，预防静电事故的发生是不容忽视的问题．     

显示屏表面空气式静电放电实验特性

显示屏是人机交互的重要部件,当人体静电放电发生在显示屏表面时,有可能导致软硬故障。为了研究显示屏空气式静电放电实验特性,通过一个自制的装置对显示屏空气式静电放电电流和通过显示屏的位移电流进行了实验测量。研究发现:放电电流峰值随接近速度的增加而增加,上升时间随接近速度的增加而减小。在±10~±12 kV电压范围,受电弧长度的影响,上升时间增大,电流峰值变小。随着测量点与放电点之间距离的增大,位移电流波形峰值减小、上升时间增大,正极性放电峰值更大且扩散范围更广,而负极性放电上升时间增大更加明显。由位移电流波形及其分布可以计算出电荷密度。电荷密度随距离放电位置距离的增大而减小。与正极性相比,尽管负极性放电电流峰值较低,但电荷密度较高,说明负极性放电具有造成更高等级损伤风险的危害。     

典型静电放电火花点燃能力测试研究

通过对静电放电火花点火过程的物理特征研究，分析与总结了典型静电放电火花的点燃能力．根据放电火花的产生条件和形状特点，静电放电火花分为电晕放电、刷形放电、料仓堆表面放电、人体放电、火花放电和传播型尉形放电6种典型放电类型．根据静电放电火花的火花空间分布范围和火花持续时间，研究了静电放电火花点燃可燃物的能力．典型静电放电火花的实际点火能量为：电晕放电不大于0．025mJ，刷形放电不大于3mJ，料仓堆表面放电不大于10mJ．人体放电不大于30mJ，火花放电不大于1J，传播型刷形放电不大于10J．     

静电防护研究与进展

文章综述了形成静电危害的基本条件和静电放电作用机理、静电测试技术、静电放电理论模型与散电放电模拟技术及静电防护理论与技术等方面的研究现状和该领域当前研究的热点与进展。     

静电及其应用

 建国以来,随着国民经济的迅速发展,我国静电科学研究已取得了很大的进展,并广泛应用于多个领域。如何进一步防止静电的危害、利用静电造福于人类社会对于我们具有十分重要的意义。一、静电现象与研究人们通常将运动的电荷或导体中的电流叫做动电,而把相对静止的电荷或者物体上处于相对平衡的电荷称做静电。静电现象在自然界,在我们的日常生活中广泛地存在着,如:当你拿起梳子梳头时,你会听到噼啪的声响;在炎热的夏季阴雨天气里,你会看到耀眼的闪电;如果你用一块绸子摩擦一根玻璃棒时,你会发现玻璃棒能够吸引许多小纸屑……这些奇妙的现象,就是静电。     

静电危害及其防护

 静电是一种常见的自然现象;一方面静电现象可造福于人类,例如我们熟知的静电复印、静电除尘、静电分离、静电防腐、静电造纸、静电养殖……这些有关静电技术的应用,遍及人类生产、生活、科研的各个行业和领域;另一方面静电现象也会在极为广泛的范围内给人类带来各种各样的危害;因此,认识静电和防止静电危害对于我们是非常重要的。静电基本知识我们通常把相对观察者静止的电荷叫做静电。静电现象广泛地存在于自然界和我们日常生活之中,比如我们每时每刻呼吸的空气,每立方厘米就含有100～500个带电粒子,我们居住的地球就是一个巨大的带电体,地壳上带有5×10⁵C的电荷.     

传输线长度对静电放电防护器件性能测试的影响

为了研究传输线长度对静电放电防护器件性能测试结果的影响,建立了静电放电模型和传输线脉冲模型两种试验系统,对某限压型防护器件进行了快沿电磁脉冲注入试验,并进行了理论分析。结果表明:传输线长度对静电放电防护器件性能测试结果具有极大影响,选用不当会导致错误结论;在对静电放电防护器件性能测试时,应优先采用传输线脉冲测试法;当采用静电放电脉冲测试法时,其传输线长度不应小于8 m。     

一种大气压放电氦等离子体射流的实验研究

大气压介质阻挡放电（DBD）等离子体射流获得了广泛的应用.但是到目前为止,人们对其形成机理仍不甚清楚.为此,本文对其进行了一系列的实验研究.与其他采用高速CCD进行的研究不同,本文研究的主要手段是两个带有狭缝的光电倍增管,数码相机和电学测量.虽然这些实验条件相对比较简陋,但是本文仍然根据这些实验结果探讨了等离子体射流的形成机理,传输特性,以及影响等离子体射流长度的实验参数,并发现了“电荷溢流”现象. 关键词： 介质阻挡放电 电晕放电 大气压等离子体射流 电荷溢流     

改进的静电滚筒实验——静电电动机模型

物理教学中为演示静电的力效应,通常设计静电滚筒或富兰克林电动机实验．这些实验巧妙地演示带电粒子流冲击滚筒而产生的力矩作用,它将人眼观察不到的微观电荷定向运动与宏观物体的转动有机结合起来,加强了学生对电荷作用力的现象观察与深入思考．     

静电放电电磁场与金属腔体孔缝耦合的数值研究

 用时域有限差分方法研究了静电放电火化产生的电磁场在其近场区域与带孔缝金属腔体的耦合问题，基于修正的静电放电火化偶极子模型和脉冲函数放电电流解析表达式，建立了耦合数值模型，经过计算分析表明，腔体内孔缝周围分布着比较强的静电感应场，而耦合进腔体的瞬变场可以使腔体发生TE₁₀₁模为主的腔体谐振，但谐振幅度不大。     

静电放电电磁脉冲的实验研究

 利用单极子天线对静电放电产生的电磁脉冲进行了实验研究。测量表明, 静电放电电磁脉冲辐射场为脉冲持续时间百纳秒的窄脉冲,但在距离放电源几米以内,其场强很大,典型值可达千伏每米量级, 其频谱主要分布在几十到几百兆赫,典型的频谱上限值可以达到几个吉赫。     

静电除尘器内荷电颗粒放电现象探究

电除尘器是电厂尾气处理的主要设备,粉尘在沉积边界层内的电荷输运过程,如电荷的转移、累积和反电晕现象等,对于电除尘器除尘效率有着显著的影响。本文利用Paschen定律定量分析荷电颗粒的放电条件。计算结果表明,在电除尘系统中通过场致荷电方式获得电荷的粉尘颗粒不足以引起颗粒放电,而颗粒一极板接触后发生电荷转移,导致电荷在颗粒表面局部积累会引起放电现象。     

静电放电对功率肖特基二极管I-V及低频噪声特性的影响

本文基于人体放电模型分别对肖特基势垒二极管的阴极和阳极进行同一电压脉冲下的多次放电, 利用热电子发射理论、1/f噪声的迁移率涨落模型和白噪声理论, 分别深入研究静电放电损伤对器件I-V和低频噪声的影响. 结果表明, 静电放电作用于肖特基二极管阴极时损伤更严重, 噪声参量变化率更大. 随着放电次数的增加, 正向特性无变化, 反向电流总体增大, 偶有减小; 而正向和反向 1/f噪声均增大. 鉴于噪声与应力条件下器件内部产生的缺陷与损伤有关, 且更敏感, 故可将低频噪声特性用作肖特基二极管的静电放电损伤灵敏表征工具.     

计算机操作中人体静电放电辐射瞬态电场与磁场的研究

分析了静电放电（ESD）辐射场的偶极子模型。用高采样速率数字示波器和定做的宽带电磁与磁场探头测量了计算机操作中人体静电放电产生的瞬态电场与磁场。用FFT分析了静电放电辐射场的频谱。研究了静民放电辐射场对某电路高频信号的影响。研究结果表明,即使是很低电压（2kV）的静电放电,其辐射近场的电场达几百V/m,磁场可达几十A/m静电放电辐射场的频谱极宽,从数兆赫到数千兆赫。静电放电对高频电路的试验结果表明,若不采取有效的防护措施,人体静电放电辐射电磁场会对电路造成一定的影响,如对集成电路与元器件造成“潜在效应”的损害,对电路造成电磁干扰,甚至损坏电子器件。     

一种静电放电模拟装置的设计

近年来,与静电放电(ESD)领域相关联的气体放电理论、材料科学和电测技术等新兴学科的不断研究和发展,已逐渐由实验科学阶段走向实际应用阶段。同时,人们也逐渐发现静电放电给人类造成的危害是十分惊人的,它不仅能够影响人类的正常生活,更是限制了自动化生产水平的提高。基于传统静电放电的模拟装置设备单一、功能局限,无法满足静电放电全方位、多用途的实验要求,为解决这一问题,设计和实现了包含电极模拟、方位变换、电路传输的完整的实验模拟装置。该装置主要由底座、支撑架、金属球、放电针、绝缘环、方位表盘等6部分组成,能够满足不同极化方向电磁场条件下的实验要求,同时还能够实现对不同高度、不同位置条件下的电磁场的基本极化方向进行判断识别。该系统具有一定的实验创新性和先进性,能够有效地满足各类电磁实验的需要,为研究电磁诱发静电放电实验提供了有力的硬件支持。     

不同电介质结构下介质阻挡放电特性研究

设计制作了单面有氧化铟锡(ITO)导电介质层的双玻璃介质层的介质阻挡放电装置,研究了其放电特性,并将其与双玻璃介质层和单玻璃介质层的介质阻挡放电进行了比较.从电荷输运的角度分析,上述三种装置分别实现了电荷的二维、零维和三维输运.采用两种不同的双玻璃介质层装置,获得了单个稳定的放电丝.与无ITO导电层的双玻璃结构得到的单个放电丝相比,单面有导电ITO介质的双玻璃结构中,单放电丝呈"T"字型,其光晕是前者光晕的2倍,其放电电流大于前者电流,其放电时间间隔长短交替现象更为明显,且存在强度大小交替的现象.分析表明,壁电荷输运及二次电子发射的不同导致了不同电介质结构放电特性的不同. 关键词： 介质阻挡放电 壁电荷 二次电子发射     

防逆带电连续调压静电消除器

1.发明的背景 当采用静电消除器消除薄膜、布、纸和橡胶等物体的静电时,为了防止带电体起火、粘连、吸尘以及电击人体等静电故障和灾害,要求把静电消除至安全电位以内[1].但目前的静电消除器在消静电过程中产生的逆带电(消静电后使物体带上与原来极性相反的静电)超过安全电位,如表1所示.由于逆带电,使带电体电位达不到安全值,这与消静电前的状态相似,仍然发生各类静电故障和灾害.防止静电消除器使带电体逆带电,这是国内外长期未能解决的课题.2.防逆带电的方法和物理原理 物体上的静电会随时间逐渐泄漏,其规律是其中Q,Q0为物体在t时刻及初始…     

静电放电火花产生的电磁场树枝模型

 静电放电火花产生的电磁脉冲会对电子系统的正常工作造成严重的干扰，甚至造成系统的损伤。利用时域有限差分法建立了静电放电火花产生的电磁场的数值模型，模型中充分考虑了放电电极上的静电荷对电场的影响。把由此模型放电计算的电磁场值与由此解析方法得到的场值进行了比较，结果吻合良好。由此可以用此模型来研究静电放电火花产生的电磁场与电子系统的能量耦合问题。     

丝电爆过程的电流导入机理

丝电爆制备纳米粉时, 电流从电极导入金属丝的过程直接影响电极烧损和粉末中微米级大颗粒产生. 分别通过接触和气体放电两种方式导入电流进行电爆试验. 结果表明, 光测量装置检测到的丝端部光电流几乎与回路放电电流同时产生, 而中间位置的光电流则要滞后一段时间; 由探针收集的产物确定, 金属丝端部主要形成熔融粒子, 中间部分主要形成气相粒子. 分析可知, 接触方式导入电流时, 丝端部也存在气体放电现象, 大电流主要通过气体放电形成的等离子体导入. 等离子体对电流的旁路作用会阻碍能量向金属丝沉积, 这是产生微米级大颗粒和"积瘤"主要原因. 通过气体放电方式导入电流时, 电极烧损明显减轻, 并可以避免"积瘤"产生.