1、人体静电放电的危害及防止措施 随着工业生产的不断发展，特别是高分子材料工业，石油化学工业、化纤工业、电子工业、爆破器材工业及航空航天工 业的不断发展，静电的危害，显得越来越突出，在众多的静电灾害中，人体静电 放电引起的灾害占有相当的比重。因此，必须加强以对人体静电、放电规律的研究。 1 人体静电放电的危害人体静电放电引起的危害主要有以下三个方面。 11 ESD引起元器件损坏 由 ESD 引起的元器件的击穿损害是电子工业，特 别是电子产品制造业 中最普遍、最严重的静电危害。在 电子产品的生产中，从元器件的预处理、插装、焊接、清洗、单板测试、 总装、调试，直到包装、贮存、 发送等工序，由于接触分离
2、、摩擦、感应等作用，都会使操作人员、工具、工作台面、元器件、元器件包装容器等产生静电，同 时可随时对器件造成 ESD 损害，使这些器件内部的电路击穿成为废品。其中 IC、MOS 管等对静电非常敏感的元器件更要注重静电防护。 另一方面，随着技术的进步，目前 IC 技术发展的趋势按每代芯片面 积增大 1.5 倍， 单元面积缩小 1/3 的规律，到 2003 年 时将生产出 1GB 的 DRAM，其特征尺寸为 0.150.1m，单元面积为 0.30.2m 2，届 时对静电更加敏感。 ESD 对元器件的损害后果导致其硬击穿或软击穿。所 谓硬击穿是一次性造成芯片介质击穿、烧毁等永久性失效；软击穿则是造成
3、器件的性能劣化或参数指标下降而成为隐患，在使用时，由于器件参数 变化很可能使整机运行不正常，或运行一段时间后不能工作。因此软击穿比硬击穿 带来的危害更大。 如：某公司共进行了 18700 只 MOS 电路的老化试验，发现失效率很高，经分析和研究认为大部分失效是由 ESD 引起。于是该公司为此问题专门写了一份有改正措施的报告，并对全体有人员进行了防静电放电损伤的技术培训。器件采用防 ESD 包装，加 强了各项防 ESD 损伤的措施，后来又老练了 18400 只同种器件，拒收率降低到原来的 1/3。12 引起人体电击 当带静电人体接近接地体或人体接近带静电物体时，会发生静电放电，放 电电流流过人体
4、，使人体产生电击。 静电放电对人体的电击通常不会形成持续性的电流，而是瞬间的脉冲电流，只在人体的极少部位流 过。所以，静 电电击一般不会引起痉挛抽搐和心肌颤动等生理障碍。但是，当遭到电击时，手和身体的某些部分会由于这突然刺激而不自觉地抖动、摇摆，从而引起二次 伤害。比如，身体失去平衡摔倒、坠落等。此外，人在经常电击的工作备件下工作，由于精神紧张 ，就会 发生操作错误。 就人体感知电击的极限电位与人体的静电电容有关。一般情况下，人体静电容约为 100200PF 之间， 电击咸知的极限电 位约为 15002500V 。当人体电压升到3000V 以上时，人体就会感觉到 电击产生的疼痛，到 5000V
5、 以上 时，能看到放电时指尖发生的光。 1.3妨碍生产 引起火灾爆炸 人体静电放电的电大危害，就是在易燃易爆 场所由静电火花引起火灾爆炸，静 电火花是带电人体发生火花放电时产生的。当人体静电的电场超过 周围介质（一般是空气）的击穿场强时，就会将介 质击穿，同时发出火花和声响，这就是火花放 电。在各种静电形式中，火花放电的能量最大。人体静电能量可按下式计策： W=1/2CV2 式中，C 为人体对地电容，V 为人体对地电压。当火花放电的能量 W 超过周围易燃易爆物质的最小引燃能量时，就会引起火灾爆炸。 比如，甲烷、丙 烷等碳氢化合物形成的可燃性混合气体的最小点火能 约为 0.2MJ,氢和乙炔约为
6、0.019MJ。当人体 电容为 100PF 时，对于最小点燃能为 0.2MJ 的碳氢化合物,在人体电位达到 2000V 时 ,就有着火的危险。对于氢和乙炔，人体电位大于 620V 就是危险区域。有时在绝缘性高的地板上行走，静电电容可能高达5001000PF。 这时，人体带电 的允许极限将更小。 1986 年吉林市某厂的一个反应釜发生爆炸， 经分析就是人体静电放电引爆所致。当 时工人们身穿容易起电的化纤衣服，在 绝缘的橡胶板地面上快速走动，人体 积累了较多静电，当一工人把抱料的双手伸向反 应釜的投料口 时，在手指与罐口之 间发生火花放电，引燃了乙醇蒸气和醋酸蒸气，顿时喷出一团火花，反应釜发生爆炸
7、。 由上所述，人体静电的危害不仅 是日常生活中用塑料梳子梳头时，听到的放 电声，夜间脱化纤衣服时看到火花，而是由这 些放电引起的一系列重大危害，它往往造成人员伤亡和财产损失。 2人体静电的产生及其规律 人体静电的产生方式，主要有接触起电，感 应起电和迁移吸附起电。 接触起电是一种最普遍的起电形式。它的基本原理是物 质间的电子转移，当两种物 质相互接触其间距小于 2510-8 厘米时，就会发生电子转移。其中逸出功较低的物质失去电子而呈现正电位，逸出功较高的物质得到电子而呈 现负电位。即在两种物 质的接触面上形成“偶电层”并产生接触 电位差。当该两种物质分离时，其上部分 电荷回流，但仍然残留有符号
8、相反的电 荷。即 产生了静电。人们在生活中，人体与物体，皮肤与衣着，鞋底与地面之间不断地 产生接触分离过程，就会 产生静电。比如，穿尼龙羊毛混纺衣服，并坐在人造革面椅子上的人突然起立 时，人体可 带上近万伏的高压静电。 人体感应起电的基本原理是静电感应。由于人体是 导体，所以当人接近已带电的物体（或人）时，人体两侧会感应出正负两种电荷。通 过接触接地设备，可将其中与原带电体同号的电荷移向大地，而人体便 带有另一种电荷。比如，当已带电的人在末带电的人背后走过时，会使后者背上感应出与前者异号的电荷，而手上感应出同号的电荷。当被感应的人触及接地导体而放掉其上一种 电荷（该过程会产生火花或电击， 应当
9、避免）后，人身体上便只带电者异号的电荷。 迁移起电是人体与其它带电体相接触时，带电体部分电荷移向人体使人体带电，吸附起 电即悬浮的带电微粒或离子等附着于人体，使人体 带电，比如，在粉体粉碎车间，粉 尘飞扬，就会有很多带电粉体 颗粒附着在人体上，使人体带电。 人体带电的规律 人活动的速度越大，则起电速率越大， 饱和带电量越大，带电电位越高。这是因为人的活动速度越大，引起接触分离的机会越多的缘故。比如，同是穿塑料底鞋的人在工业橡胶地面上行走，走的快时起电可达 2500V，走的慢时只有 800V。 人体 对地 电阻越大，则人的饱和带电量越大，带电电位越高。 这是因为人体对地电阻越大，静电越不容易向大
10、地泄漏的缘故。人体对地电阻的大小，主要取决于地面和鞋袜的导电性能。比如，地面干燥 时，人体 对地电阻比潮湿时大，故而在干燥地面上活动的人带电， 电位高于潮湿地面上活 动的人。 人的服装表面电阻率越大，人的 饱和带电量越大。这是由于随着服装表面电阻率增大，静电不易泄漏的缘故。比如，在外界条件相同时，棉布的表面电脑经低于尼龙织物的表面电阻率，因此，尼 龙织物的饱和带电量和带电电位比棉布的高。 环境（空气）的相对湿度越大，人体的饱和带电量越小。 这是由于湿度增大时，在服装纤维表面形成薄薄的一层水膜，而使其表面电阻率降低于 30%时，棉布工作服也可产生较高的静电电位，而相对湿度高于 70%时，大多数衣
11、料都不会积聚静电。 3人体静电放电危害的防止措施 为防止人体静电放电引起的危害，从根本上说，就是要抑制人体静电的产生，增加人体静电的泄漏，以避免发生人体放电现象。 31 抑制人体静电的产生 抑制人体静电的产生，使人体活动过程中不产生或少产生静电，是防止人体静电灾害的积极措施。根据人体产生静电的三种形式，首先，在易燃易爆等危险场所， 为抑制人体接触起电，就要尽量减少人体活动，尽量减少人体与其它物体的摩擦，碰撞，分离等接触分离的动作。对于必不可少的动作，要尽量降低速度。工作场所，不穿塑料底鞋和胶底鞋，也不应穿化纤服装和厚毛衣，以不应在地板上无故的走动，不应在工作场所脱衣服。所穿衣服不要忘记扣钮扣。
12、为防止感应起电，应禁止其它人员从操作人员背后走 过，也不应使工作人员接近带电量大的物体。为防止迁移起 电，应避免人员接触带静电量大的物体。为防止吸附起电，要保持工作场所的空气 洁净，必 须时采用空间 降尘或吸尘措施，以免空气中的带电粉尘降落在人体上。 32 增加人体静电的泄漏 尽管可以采取很多抑制静 电产生的措施，但人总是要活动的，总是要与其它物体相接近或接触的，所以，静电的产生往往还是不可完全避免的。为此，就要使静电尽快从人体泄漏出去。为使人体静电向大地泄漏，作业人员可佩戴有线静电手 环，并使手环可靠接地；又可在工作室内地而进行导电性处理，比如，可选用导电性橡胶和树脂板做成粘合地面，或在地面上涂刷导电性涂料，以及向地面撒水（如果允许的活）等等，在做地面静电导电性处理的同时， 还应兼顾防止低压交流电 触电的危险。 为此，地面的电阻率一般取 10510 8。另外，除地面导电外，鞋袜还应是导电性的。故要穿用防静电鞋袜，其电阻应小于 108。以保 证人体静电的泄漏，穿用防静 电工作服，也是防止静电积累的有效措施。
