静电放电电磁脉冲的实验研究

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。