电场强度是用来定量描述电荷周围空间中各点电场强弱的物理量。电场中任意一点的电场强度，其数值上等于单位电荷在该点所受的作用力。即：E = F／q 五、电容
电容是导体储存电荷的能力的一种表征，如使空间中某一个被绝缘的导体带上电荷，该导体就具有电位，该导体的电荷利电位之间存在某种固定的关系。即：C = Q／U
由于种种原因，一旦存在与地绝缘的金属导体，因为它与地之间的静电电容相对来说数
量很小，所以即使只有少量的静电电荷积聚，也会出现很高的静电电压。 5，7 静电的危害 一、静电敏感元件
大多数未采取保护措施的元器件静电放电敏感度都是很低，很多在几百伏的范围，如MOS单管在100～200V之间，GaAs FET在100～300V之间，而且这些单管是不能增加保护电路的；一些电路尤其是CMOS IC采取了静电保护设计，虽然是明显的提高了抗ESD水平，但大多数也只能达到2000—4000V，而在实际环境中产生的静电电压则可能达到上万伏。因此，没有防护的元器件很容易受到静电损伤。而且随着元器件尺寸的越来减小，这种损伤就会越来越多。所以我们说，绝大多数元器件是静电敏感器件，需要在制造、运输和使用过程中采取防静电保护措施。表5．7-1列出了一些没有静电保护设计器件的静电放电敏感度。
二、静电对电子行业造成的损失 电子行业如微电子、光电子的制造和使用厂商因为静电造成的损失和危害是相当严重的。据美国1988年的报道，它们的电子行业中，由于ESD的影响，每年的损失达50亿美元之多；据日本统计，它们不合格的电子器件中有45％是由于静电而引起的；我国每年因静电危害造成的损失也至少有几千万。
ESD对电子元器件的危害还表现在它的潜在性。即器件在受到ESD应力后并不马上失效，而会在使用过程中逐渐退化或突然失效。这时的器件是“带伤工作”。这是人们对静电危害认识不够的一个主要原因。
器件无法鉴别和剔除，一旦在上机应用时失效，造成的损失就更人。而避免或减少这种损失的最好办法就是采取静电防护措施，使元器件避免静电放电的危害。
静电对电子产品的损害有多种形式，并具有自身的特点。 三、静电损害的形式
静电的基本物理特性为：吸引或排斥，与大地有电位差，会产生放电电流。这
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二种特性对电子元件的三种影响：
1、静电吸附灰尘，降低元件绝缘电阻(缩短寿命)。 2、静电放电破坏，使元件受损不能工作(完全破坏)。
3、静电放电电场或电流产生的热，使元件受伤(潜在损伤)。
4、静电放电产生的电磁场幅度很大(达几百伏／米)频谱极宽(从几十兆到几千兆)，对电子产品造成干扰甚至损坏(电磁干扰)。
这几种形式对元器件造成的损伤，既可能是永久性的(如功能丧失，不能恢复)，也可能是暂时性的(如静电放电产生的干扰使功能暂时丧失)：既可能是突发失效，也可能是潜在失效。其中静电放电(ESD)事件是造成元器件损伤最常见和最主要的原因。
如果元件全部破坏，必能在运行及检修中被察觉而排除，影响较小，如果元件轻微受损，在正常测试下不易发现，在这种情形下，不但检查不易，而且其损失亦难以预测。要耗费很多人力及财力才能清查出所有问题，而且如果在使用时才察觉故障，其损失将可能巨大。
四、静电对电子产品损害的特点
相对于其它应力，静电对电子产品损害存在以下一些特点： 1、隐蔽性
人体不能直接感知静电除非发生静电放电，但是发生静电放电人体也不一定能有电击的感觉，这是因为人体感知的静电放电电压为2—3KV，所以静电具有隐蔽性。 2、潜在性和积累性
有些电子元器件受到静电损伤后的性能没有明显的下降，但多次累加放电会给器件造成内伤而形成隐患。因此静电对器件的损伤具有潜在性。 3、随机性
从一个元件产生以后，一直到它损坏以前，所有的过程都受到静电的威胁，而这些静电的产生也具有随机性。其损坏也具有随机性。 4、复杂性
静电放电损伤的失效分析工作，因电子产品的精、细、微小的结构特点而费时、费事、费钱，要求较高的技术往往需要使用扫描电镜等高精密仪器。即使如此，有些静电损伤现象也难以与其他原因造成的损伤加以区别，使人误把静电损伤失效当作其他失效。这在对静电放电损害未充分认识之前，常常归因于早期失效或情况不明的失效，从而不自觉地掩盖了失效的真正原因。所以静电对电子器件损伤的分析具有复杂性。 五、可能产生静电损害的制造过程
元器件从生产到使用的整体过程中都可能遭受静电损伤，依各阶段的可分为： 1、元器件制造过程。在这个过程，包含制造，切割、接线、检验到交货。
2、印刷电路版生产过程。收货、验收、储存、插入、焊接、品管、包装到出货。 3、设备制造过程。电路板验收、储存、装配、品管、出货。 4、设备使用过程。收货、安装、试验、使用及保养。 5、设备维修过程。
在这整个过程中，每一个阶段中的每一个小步骤，元件都可能遭受静电的影响，而实际上，最主要而又容易疏忽的一点却是在元器件的传送与运输的过程。在这整个过程中，不但包装因移动容易产生静电外，而且整个包装容易暴露在外界电场(如经过高压设备附近，工人移动频繁、车辆迅速移动等)而受到破坏，所以传送与运输过程需要特别注意以减少损失，避免无谓的纠纷。
所以，从元器件的制造、使用到维修的任一环节都有可能发生静电损害。 六、在飞机维护的操作中静电放电对电子组件的损害有着巨大的影响
1、静电放电损害能导致需要准备额外的备用件和产生备用组件短缺的结果。
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2、由于静电放电而造成组件损坏，能导致飞机离港延迟。
3、一些单元或许能继续工作，但会由于非灾难性的静电放电损害而使其性能低于最佳状态。 4、一个由于静电放电而改变性能的元件能导致计算机临时性的丢失数据或使结果出错，结果导致设备功能失效并要花费大量的时间去发现并修理故障。 5、某一个故障在查明原因之前或许重现多次，这个故障能被认定是由于ESDS装置受损而引起，要对静电放电源进行定位。
6、更换备用组件时由于不正确的操作而造成损坏是十分危急的，因为供货时间可能会很长。
7、许多易受静电放电损害的组件和电子电路在遭受损害后，除了会出现容易监测到的硬件故障，还会出现隐藏的或是延时的其他故障。
8、性能退化是静电放电损害对电路产生的最常见的影响。组件继续运行，但却伴随着性能的退化或改变。包含着这些元件的单元或许通过了正常的完全装配测试，但是在实际的应用中却不能正确的运行。 5．8 ESDS装置的保护
一、静电防护的目的和原则
静电防护的根本目的是在电子元器件、组件、设备的制造和使用过程中，通过各种防护手段，防止因静电的力学和放电效应而产生或可能产生的危害，或将这些危害限制在最小程度，以确保元器件、组件和设备的设计性能及使用性能不致因静电作用受到损害。 前面我们已经提到，电子工业中静电危害的主要形式是静电放电引起的元器件的突变失效和潜在失效，并进而造成整机性能的下降或失效。所以，静电防护和控制的主要目的应是控制静电放电，亦即防止静电放电的发生或将静电放电的能量降至所有敏感器件的损伤阈值之下。
从原则上说静电防护应从控制静电的产生和控制静电的消散两方面进行，控制静电产生主要是控制工艺过程和工艺过程中材料的选择；控制静电的消散则主要是快速而安全地将静电泄放和中和；两者共同作用的结果就有可能使静电电平不超过安全限度，达到静电防护的目的。
二、基本思路和技术途径 静电放电会对器件造成损害，但通过采取正确和适当的静电防护和控制措施，建立静电防护系统，那么就可以消除或控制静电放电的发生，使其对元器件的损害降至最小。对静电敏感器件进行静电防护和控制的基本思想有两条：
1、对可能产生静电的地方要防止静电的聚集，及采取一定的措施，避免或减少静电放电的产生，或采取“边产生(工作)边泄漏”的方法达到消除电荷积聚的目的，将静电荷控制在不致引起产生危害的程度。
2、对己存在的电荷积聚，迅速可靠地消除掉。
所以生产(工作)过程中静电防护的核心是“静电消除”。为此可建立一个静电完全工作区，即通过使用各种防静电制品和器材，采用各种防静电措施，使区域内的可能产生的静电电压保持在对最敏感器件安全的阈值下。 其基本途径有： (1)工艺控制法
旨在使生产(工作)过程中尽量少产生静电荷。为此应从工艺流程、材料选择、设备安装和操作管理等方面采取措施，控制静电的产生和积聚，抑制静电电位和静电放电的能力，使之不超过危害的程度。还有在材料选择上，包装材料要采用防静电材料，尽量避免未经处理的高分子材料。
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(2)泄漏法
旨在使静电通过泄漏达到消除的目的。通常采用静电接地使电荷向人地泄漏；也有采用增大物体电导的方法使接地沿物体表面或通过内部泄漏，如添加静电剂或增湿。最常见的是工作人员带的防静电腕带，静电接地柱。 (3)静电屏蔽法
根据静电屏蔽的原理，可分为内场屏蔽和外场屏蔽两种。具体措施是用接地的屏蔽罩把带电体与其它物体隔离开来，这样带电体的电场将不会影响周围其它物体(内场屏蔽)；有时也用屏蔽罩把被隔离的物体包围起来，使其免受外界电场的影响(外场屏蔽)。如GaAs器件包装多采用金属盒或金属膜。 (4)复合中和法
旨在使静电荷通过复合中和的办法，达到消除的目的。通常利用接地消除器产生带有异号电荷的离子与带电体上的电荷复合，达到中和的目的。一般来说当带电体是绝缘体时，由于电荷在绝缘体上不能流动，所以不能采用接地的办法泄漏电荷，这时就必须采用静电消除器产生异号离子去中和。如对生产线传送带上产生的静电荷就采用这种方法进行消除。 (5)整净措施
旨在避免尖端放电的现象。为此，应该尽可能使带电体及周围物体的表面保持光滑和洁净，以便减少尖端放电的可能性。 5，9 静电防护操作要求 一、操作人员
l、操作静电敏感元器件的人员应该进行静电防护知识的培训。
2、操作人员应避免在元器件附近做产生静电的身体活动，如脱穿工作服等。 3、操作人员应用浸沾酒精或加水的洗净剂棉花球清洗手指。
4、操作静电放电敏感元器件的人员，应穿静电放电保护工作服。这种工作服应定期用静电计监测。为防止衣服直接接触静电放电敏感元器件，防止腕带从衣服上放电，除长袖工作报袖口应卷起外，还应戴静电放电保护手套，绑扎在裸露手腕上，并向上伸展到肘部。 5、在不能使用人体接地扣带的地方，维护静电放电敏感设备的人员，在静电放电敏感元器件从其保护包装盒移出之前应把身体接地。
6、操作人员应用适当的实验设备(例如兆欧表)定期地检验皮肤接触点和接地线之间的人体接地扣带、静电安全工作台表面、导电地板垫和其他与地连线的电阻率，以保证其符合接地的要求。
7、操作人员必须注意的安全事项：
(1)静电敏感元器件防护系统的泄漏电流不允许超过5mA； (2)在进行防静电工作时，静电放电操作者与大地之间的电阻在10^6Ω一10^9Ω，才能使用防静电操作系统。
(3)不允许在静电放电敏感元器件通电的情况下进行焊接和拆装。 二、设置静电防护工作区
l、静电防护区应远离大功率源辐射电磁场，工作区的门口应设地线母线柱。静电防护区内禁止放置非生产物，避免产生瞬间高电压源。
2、静电防护区应配备离子发生器，以净化环境减少静电荷积累。静电防护区的固定设备应良好接地；工作区域应铺设防静电地垫；人体、桌面应安全接地。
3、静电防护区内使用的包装材料应选用导电塑料薄膜或抗静电聚脂泡沫塑料，在操作过程中材料不应产生静电荷。
4、防静电工作区内应尽量避免人员走动和移动工件、设备， 以减少摩擦起电。 5、进入防静电工作区的人员应习惯地与地线柱碰触，以便先使人体静电释放。操作者
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应穿防静电工作服、鞋，戴防静电手套、工作帽，坐椅应配有防静电靠背和坐垫。
6、全部装配操作过程一般应在静电防护区和防静电工作台上进行。工序间周转时，敏感器件应封闭在防静电的保护罩、袋或盒内，并不得掉落。
7、非生产人员进入静电防护区时，先进行人体静电释放，并穿好防静电工作服、鞋，并在工作区内不允许随便触摸敏感器件或靠近正在操作的人员。 三、操作要求 (一)操作
1、对静电敏感元器件：防静电保护性操作应力求简化。
2、在打开包装材料之前，为了使包装容器先放电，应将包装的静电敏感元器件放置在静电安全工作台上进行操作。
3、手指或金属摄取工具只有在接地之后，才可以将静电敏感元器件从静电放电保护包装材料内取出。
4、拿取静电敏感元器件的方法应正确，如用拇指及食指拿集成电路的两个侧面，手不要接触引脚线，最好用专用的组件插拔器拔集成电路。
5、不允许使静电敏感元器件在任何非静电保护表面滑动。
6、静电敏感元器件(尤其是MOS器件)从设备上拔出或插入时，或在接触不好情况下，不要对设备或印制板组装件通电。
7、MOS器件的附加预防措施如下：
(1)当MOS器件电源断开时，输入端不允许加信号。
(2)在试验MOS器件时，所有不用的输入引线应接到电源地线，或接到Vss或VDD的引线上，可按具体器件而定。
(3)在进行介质或绝缘电阻试验之前，要将MOS器件从设备内拨出。
(4)所有被用作试验静电敏感元器件的电源，不应出现电源电压瞬变过程。 (5)在作参数或功能试验之前，应检查设备固有的电压极性。
(6)不要用万用表探测MOS器件的引线或接线端子。在非用不可时，在探测之前，应把探头先接触硬接地线。
(7)当使用测试用的接头，或把某一零件端子插入印制板组装件内(或组件的电插座内)时，应使用分路棒、线夹或无腐蚀的导电泡沫(或保护罩)之类的分流器，以保护MOS器件不受摩擦生电所产生电磁脉冲的损害。 (二)装配
l、装配静电敏感元器件时，不允许插反或插错。
2、电烙铁、锡锅、吸锡器应可靠地接地，不允许使用超声波搪锡机对敏感元件进行搪锡。若使用绝缘把手的工具时，应对把手进行抗静电剂处理。
3、应先安装一般元器件，最后安装静电敏感元件，装配过程中不允许用手直接触摸敏感元器件的引脚线。装配带有敏感元件的印制板组装件时，应给印制板的外接电连接器插上静电保护插头(座)，即先将印制板的外接端子短路，直到印制板组装件装入整机。
4、检验带有静电敏感元件的印制板组装件时，应在防静电工作台上进行，检验人员要作可靠地静电释放利接地。当印制板组装件从静电保护插头(座)卸下时，应立即放入防静电袋(盒)内。
5、维护人员应该经常把工具尖端和地面接触而不要和静电敏感组件接触。工具和装置不用时放在地面，减少静电电荷积累。 (三)调试
1、调试所用的仪表，电器设备的地线应与接地干线共地，接地必须可靠，接地电阻不大于0.1Ω。并在工作前必须认真检查。
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