3 静电放电电磁脉冲的测试结果
3.1 接触放电时的辐射场
图3为采用人体一金届模型时NSG435对地放电的辐射场渡形及其频谱,模拟人体带电2kV.接触放电方式。由图3(a)可以看出,其辐射场波形为典型的衰减振铃信号,振荡持续时间约500ns,峰值场强为150V/m,由图3(b)可看出,频谱包含了0~250MHz的频率分量,中心频率在40MHz左右。图4为采用家具模型时NSG435对地放电的辐射场波形及其频谱。实验中模拟家具带电2kV,接触放电方式。可以看出,家具模型接触放电的辐射场也为衰减振铃波形,但其振荡频率明显较小,其峰值场强为1.8kV/m,频谱大部分分布在100MHz以下,中心频率约lOMHz。
3.2 空气放电时的辐射场
图5为采用人体一金属模型时NSG433对地放电的辐射场波形(a)及其频谱(b),模拟人体带电2KV,空气放电方式。人体金属模型的空气放电辐射场波形与接触放电很相似,都为缩减的振铃信号波形,其正峰值场强方200V/m,频谱分布在0-130MHz中心频率约23MHz且有几个倍频辐射场存在。
图6为采用家具模型时NSG435对地放电的辐射场波形及其频谱,实验中模拟家具带电2kV空气放电方式。可以看出,家具模型在空气放电时的辐射场波形与接触放电也很相似.但后续的振荡明显碱弱,其峰值场强可达2 3kV/m.频谱主要分量分布在20MHz以下,中心频率在5MHz。
4 结论
人体和家具ESD电磁脉冲辐射场是持续时问很短的窄脉冲,其脉冲宽度约为百纳秒量级,其频谱主要分布在几十到几百兆赫,典型的频谱上限可以达到几个吉赫,与国外结论一致。在相同的放电电压情况下,ESD接触放电与空气放电时的辐射场波形和频谱基本一致,但当采用的放电模型不同时,ESD辐射场波形和频谱有很大区别,主要原因是在相同的放电电压下家具模型的放电电流较大,所以其辐射电磁脉冲电场幅度就较高,而人体一金属模型的前沿较腱,脉宽较窄,所以其辐射中心频率较高电子元器件的电磁脉冲干扰损伤阈值为kV/m 的量级,MOS器件的损伤阈值更低;电爆装置(EEDs)等在电磁脉冲的作用下发生瞎火或早炸的阚值也在千伏每米的量级。因此,对近距离危害而言,静电放电产生的辐射场可以同高空桉电磁脉冲(HEMP)、雷电电磁脉冲(LEMP)等相提并论,也是复杂多变的电磁环境中主要的电磁脉冲危害源之一。