人体ESD模拟器的研究

摘要

在日常活动中人体可以通过接触、分离、感应及吸附等过程而带电.当带电人体对电子系统、电子器件等产生静电放电时，其产生的注入电流和辐射的瞬态电磁脉冲可造成电子系统及电子器件的损伤.另外人体ESD还可导致电火工品及易燃、易爆气体、液体、粉体的意外爆炸，导致重大的财产损失和人身伤亡事故.由于人体ESD的危害性，再加上人的机动性比较大，与各种静电敏感系统接触的机会也比较大，所以带电人体被认为是产生静电危害的蕞主要的静电源之一．研究人体ESD的规律及特性对消除和防止人体静电危害是至关重要的．经过多年的实验研究，人们对人体ESD的规律已经有了一定的了解．但是由于人体ESD往往涉及到非常复杂、易变的气体击穿过程，有些实验现象往往令人难以捉摸。 本文概括介绍静电放电的产生，进一步介绍了静电放电的放电模型，以及危害、影响和防护工作。 本文主要研究了人体-金属模型放电回路模型，推导出相应的放电电流解析式，并进行Matlab仿真，与IEC标准规定相符；另外也提出了一种新的人体放电模拟器放电回路模型以及新的放电电流解析式，通过仿真所得到的电流波形与实测波形相仿。 本论文的主要工作在于： 1．选取了一个典型的人体-金属模型电路参量组合，基于这个组合计算出放电电流的公式，并通过数值仿真，得到人体-金属模型放电电流波形。 2．提出了一个的人体放电模拟器的电路参量组合，基于这个电路模型计算出放电电流的公式，并通过数值仿真，可得到放电模拟器的电流波形，另外，对新的电路模型中各个参量，分别进行仿真分析，确定其对放电电流上升时间的影响。 3．基于推导出的放电电流解析式，参考其数值仿真，我们能肯定这种薪的电路模型以及放电电流解析式的实用性。 我们提出的人体放电模拟器的电路模型，以及相关的放电电流解析式，对于人体放电模拟器的研究有一定的实用性。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1.1研究背景

1.2本论文所做的主要工作

1.3论文各部分的主要内容

第二章静电放电的相关知识

2.1静电产生的物理原理

2.1.1摩擦起电

2.1.2感应起电

2.1.3其它几种引起静电方式的概述

2.2静电放电(ESD)的定义

2.2.1静电学的研究发展

2.2.2静电放电的特点

2.2.3静电放电产生的条件

2.3静电放电模型

2.3.1人体模型(Human Body Model)

2.3.2带电器件模型(Charged Device Model)

2.3.3机器模型(Machine Model)

2.3.4场感应模型(Field Induced Model)

2.3.5人体-金属模型(BMM)

2.4人体放电的危害

2.4.1静电库仑力作用的危害

2.4.2静电放电的危害

2.5静电放电的防护

2.5.1 ESD防护的一般原则和对策

2.5.2人体静电的防护系统

第三章人体-金属模型仿真分析

3.1电流表达式的研究

3.2人体模型参数的计算分析

3.3人体-金属模型的电路模型分析

3.3.1人体-金属模型的电流解析式

3.3.2电流解析式的分析方法及仿真结果

第四章人体ESD模拟器的仿真分析

4.1静电放电模拟器

4.1.1静电放电模拟器的放电方式

4.1.2人体-金属静电放电模拟器

4.1.3人体模型静电放电模拟器及家具模型ESD模拟器

4.1.4带电器件静电放电模拟器

4.2常用静电放电模拟器介绍

4.3静电放电模拟器的电路模型分析及仿真

4.3.1静电放电模拟器电路模型分析

4.3.2两组参量值下电流解析式及其数值计算电流波形

4.3.3高采样率示波器实测的电流波形

4.4ESD模拟器电路模型对tr的影响

第五章全文总结

5.1主要内容

5.2研究展望

参考文献

致 谢

攻读学位期间发表的学术论文