如今的科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展及微電子技術(shù)的迅猛進(jìn)步，世界已進(jìn)入了全新的互聯(lián)網(wǎng)信息時(shí)代。各類計(jì)算機(jī)作為一種高速信息處理工具和大容量的信息存儲(chǔ)設(shè)備，在氣象、航空、鐵路、郵電、微波、證券、金融、人造衛(wèi)星、導(dǎo)彈發(fā)射等領(lǐng)域都獲得了廣泛應(yīng)用。人類對計(jì)算機(jī)類信息設(shè)備的依賴程度越來越高。然而，計(jì)算機(jī)并非盡善盡美。計(jì)算機(jī)作為一種信息技術(shù)設(shè)備，是一個(gè)種類繁多并有許多分系統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)。來自外部的電磁輻射，計(jì)算機(jī)主機(jī)內(nèi)部元件之間、部件之間、分系統(tǒng)之間和各個(gè)傳輸通道之間的電磁干擾，都有可能對計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)產(chǎn)生干擾和破壞，嚴(yán)重影響計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性和可靠性。靜電是一種常見的電磁脈沖危害源，不僅會(huì)造成計(jì)算機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)隨機(jī)故障，而且還會(huì)引起電子系統(tǒng)中敏感部件的損壞，導(dǎo)致某些元器件（如CMOS、MOS電路、雙極性電路等）被擊穿，造成事故。計(jì)算機(jī)運(yùn)行過程中，靜電輕則引起突發(fā)性故障，重則可能造成數(shù)據(jù)丟失，程序運(yùn)行紊亂，以致整個(gè)系統(tǒng)失控。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)：由靜電而引發(fā)的計(jì)算機(jī)的故障率占50%~70%。因此，探討計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的靜電危害和防護(hù)，尋求有效的靜電防護(hù)措施，對保障計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)正常工作，具有很重要的意義。

一、靜電及靜電放電

       靜電主要是由物體運(yùn)動(dòng)或相互之間摩擦、接觸和分離產(chǎn)生。在物體產(chǎn)生靜電荷的過程中，因一部分電荷沒有消失，貯存在物體上，這個(gè)物體就叫“靜電帶電體”。很多運(yùn)動(dòng)的物體在與其他物體接觸與分離的過程（如摩擦）就會(huì)帶上靜電?；顒?dòng)中的人體、機(jī)房設(shè)備與設(shè)施、接觸的材料，干燥的室內(nèi)環(huán)境都是機(jī)房靜電的主要產(chǎn)生因素。當(dāng)靜電能量積累到一定程度，超過兩物體之間的介質(zhì)擊穿強(qiáng)度時(shí)即發(fā)生靜電放電（Electrostatic Discharge，簡稱ESD，也叫靜電釋放）。靜電放電ESD的產(chǎn)生途徑，一般可分為兩種情況：

       1、 摩擦帶電。當(dāng)兩種不同介電常數(shù)的材料相互摩擦?xí)r，由于摩擦運(yùn)動(dòng)，其中的一種材料把電荷傳給了另一種材料，由此在這兩種材料中產(chǎn)生了靜電。摩擦產(chǎn)生的電荷大小與空氣相對濕度、摩擦材料的介電常數(shù)、兩種材料的相對運(yùn)動(dòng)速度及兩者的壓力等有關(guān)；

       2、 感應(yīng)帶電。感應(yīng)帶電就是帶電荷物體的電場在其相鄰的物體上造成電荷分離，靠近帶電物體會(huì)出現(xiàn)與該電荷極性相反的感應(yīng)電荷。只要物體帶有電荷，就會(huì)在其周圍產(chǎn)生靜電場，就會(huì)使周圍物體感應(yīng)帶電。導(dǎo)體帶電電壓超過他們之間的空氣或其他絕緣介質(zhì)的擊穿電壓時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生靜電放電，嚴(yán)重時(shí)會(huì)激發(fā)出電弧火花，并伴隨噼啪的爆裂聲，直到兩個(gè)導(dǎo)體接觸短路或者電流低到不能維持電弧火花為止。

       ESD特點(diǎn)主要有以下兩點(diǎn)：1）、ESD一般是高電位、強(qiáng)電場、可以瞬時(shí)形成脈沖大電流的過程；2）、ESD會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁輻射形成電磁脈沖場。

二、靜電對計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的危害及特點(diǎn)

    2.1靜電對計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的危害

        計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)包含有大量的微功耗、低電平、高集成度、高電磁靈敏度的電路和元器件。ESD過程是電位、電流隨機(jī)瞬間變化的電磁輻射，因此，計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)成為了最容易受到靜電危害的電子設(shè)備之一。靜電對計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)可能造成的危害主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1） 造成系統(tǒng)中集成電路或電子元器件的損壞。ESD最為敏感的元件是以金屬氧化物導(dǎo)體（MOS）為主的集成電路。PC中門陣CMOS芯片能承受靜電沖擊電壓為200V，DRAN、EPROM芯片為300V，TTL芯片為1000V，而ESD過程中產(chǎn)生的高壓可達(dá)上萬伏。實(shí)踐證明，計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)靜電電壓≥40V，就可能造成某些元件如CMOS半導(dǎo)體、敏感晶體管的邏輯電路、雙極電路等的擊穿和損壞。由此可見，靜電會(huì)給昂貴的集成電路、電子元器件造成嚴(yán)重威脅和危害。

2） 使線間故障率增高。這是因?yàn)榭偩€結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)，并行線多，相互間阻抗極高，易積累靜電，尤其是排列籠子式的存儲(chǔ)器，工作時(shí)只有少數(shù)元件被導(dǎo)通，絕大多數(shù)單元與外界隔絕，絕緣電阻值高，靜電不易排放，故障率增高。

3） 沖擊計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。靜電放電會(huì)干擾計(jì)算機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，使操作中的電腦程序出現(xiàn)偶發(fā)性的隨機(jī)錯(cuò)誤。如受靜電影響的計(jì)算機(jī)的一個(gè)主要癥狀是導(dǎo)致死機(jī)，這一問題在冬天干燥的氣候更為明顯。靜電還會(huì)引起計(jì)算機(jī)的讀寫錯(cuò)誤，計(jì)算機(jī)讀寫數(shù)據(jù)是以電磁脈沖為信號(hào)的，而靜電的放電所產(chǎn)生的電磁信號(hào)會(huì)干擾系統(tǒng)的正常傳輸信號(hào)，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)出錯(cuò)產(chǎn)生誤動(dòng)。這種危害有大有小，不可估量，打印機(jī)、磁帶機(jī)等外部設(shè)備高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生靜電，也可引起設(shè)備的動(dòng)作出錯(cuò)。

4） 影響了邏輯元件的存放。據(jù)有關(guān)資料說，微機(jī)使用三年，存放三年后，發(fā)現(xiàn)80%的機(jī)器發(fā)生故障。統(tǒng)計(jì)證明，故障大多出現(xiàn)在MOS芯片上，原因是灰塵的靜電作用。北方環(huán)境干燥更易導(dǎo)致微機(jī)系統(tǒng)表面電荷積累，過強(qiáng)的靜電可以通過I/O、裸露的金屬、空間感應(yīng)或地線進(jìn)入微機(jī)。

2.2靜電危害特點(diǎn)

1）隱蔽性。靜電的危害很容易被忽視，這是因?yàn)橹挥挟?dāng)產(chǎn)生的靜電超過3000V時(shí)引起的放電會(huì)被人感觸到，而有些對靜電特別敏感的微電子元器件，在靜電電壓達(dá)到幾百伏甚至幾十伏時(shí)就會(huì)被擊壞。計(jì)算機(jī)內(nèi)的微電子元器件受到靜電危害時(shí)，可能會(huì)擦去計(jì)算機(jī)的邏輯程序或數(shù)據(jù)，甚至造成更嚴(yán)重的后果，而這些現(xiàn)象我們卻很難感覺到。

2）隨機(jī)性。靜電危害多表現(xiàn)為瞬態(tài)電磁干擾，引起的故障屬于偶然事件、隨機(jī)性的故障，很少重復(fù)發(fā)生，因此，很難探求靜電產(chǎn)生危害的具體危害過程或規(guī)律。

3）靜電造成器件的損壞具有潛在性。一般，因靜電危害造成電子元器件突發(fā)性完全失效的只占10%，而90%的器件不會(huì)完全失效，而是潛伏下來，發(fā)生潛在性失效，也就是靜電危害在器件中造成的損傷是一定的，器件內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)某種程度的輕微損傷，不足以引起器件立即完全失效，器件的功能仍滿足要求。若這種元器件繼續(xù)帶傷工作，隨著靜電危害次數(shù)的增加，積累效應(yīng)愈加明顯，其損傷程度逐漸加劇，最終必將導(dǎo)致完全失效。

三、計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)防靜電原則及措施

       對計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的靜電防護(hù)，應(yīng)遵循靜電安全防護(hù)的共同原則：

       （1） 控制靜電起電量和電荷積累，防止危險(xiǎn)靜電源的形成，亦即抑制ESD；

       （2） 使用靜電感度低的材料和物質(zhì)，降低計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)工作場所的危險(xiǎn)程度；

       （3） 采用綜合防護(hù)加固技術(shù)，阻止ESD能量耦合。

       根據(jù)靜電產(chǎn)生來源及計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)靜電危害的特點(diǎn)，遵照上述三條原則，我們參考了有關(guān)資料，提出了以下措施對計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)加以防護(hù)：

       （1）機(jī)房建立良好的接地系統(tǒng)，加快由于某種因素機(jī)房產(chǎn)生的靜電荷的泄漏釋放。當(dāng)靜電帶電體觸及計(jì)算機(jī)時(shí)，靜電就能夠通過接地系統(tǒng)漏泄釋放入地，來避免靜電的累積和靜電高電位的產(chǎn)生，而不至于引起計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)運(yùn)行故障。設(shè)備接地是最基本的防靜電措施。選擇接地材料的電阻愈低愈好，實(shí)踐證明：只要其電阻低于109Ω（10的9次方歐姆）即可以起到保護(hù)作用。

       （2）提高環(huán)境的相對濕度。產(chǎn)生靜電值的大小很大程度上取決于機(jī)房相對濕度的大小。一般認(rèn)為防止靜電危害應(yīng)把機(jī)房相對濕度控制在40%~60%之間，濕度不可超過60%。以免水汽凝結(jié)而造成機(jī)器設(shè)備的元件腐蝕，降低絕緣性能。但是也不能簡單地將濕度控制在50%左右。我們知道，機(jī)器、靜電、人體處于同于個(gè)工作環(huán)境中，人是機(jī)房中的主體，工作環(huán)境的好壞直接影響工作效率。一般來說，人在機(jī)房中工作感到舒適的濕度是20℃左右，相對濕度為60%~65%之間。但是實(shí)際中，由于季節(jié)和地區(qū)氣候條件的差異，溫度、濕度都是很難達(dá)到如此理想點(diǎn)的。這就要遵照有關(guān)機(jī)房的標(biāo)準(zhǔn)、因地因時(shí)地調(diào)控機(jī)房的濕溫度。

       （3）提高計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)表面的絕緣能力：人手經(jīng)常接觸的地方，如操作按鈕、開關(guān)等元器件與機(jī)殼之間應(yīng)留有一定的間隙；機(jī)箱表面應(yīng)涂有絕緣漆或覆蓋一些絕緣物質(zhì)，使得靜電荷不易積累和傳遞。

       （4）計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)所處的工作平臺(tái)可采用防靜電桌面、防靜電墊和導(dǎo)電地板來保護(hù)。工作人員可通過穿防靜電服、帶防靜電手套、防靜電環(huán)接地的方法來防止靜電。另外，地面做防靜電處理，如鋪設(shè)防靜電地板，防靜電地墊等，能十分有效地抑制由于人體的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的靜電積累和釋放危害。一般要求這類防靜電地面材料的表面電阻為106~109Ω（即10的6次方至9次方歐姆）。

       （5）在必須使用絕緣材料的場所，可使用離子風(fēng)等靜電消除器，中和絕緣材料上積累的電荷，使危險(xiǎn)靜電源不能形成。

       （6）加強(qiáng)計(jì)算機(jī)等信息設(shè)備生產(chǎn)中的靜電防護(hù)。計(jì)算機(jī)中關(guān)鍵部件如CPU、主板、內(nèi)存、硬盤等都是較昂貴的部件，這些部件都是采用超大規(guī)模集成電路，平時(shí)這些部件不僅包裝材料要求是防靜電的包裝材料，而且在裝配前也必須放置在防靜電墊上，否則這些部件容易受靜電的攻擊和侵害，這些部件的故障比例一旦提高，勢必使生產(chǎn)成本明顯上升。此外由于靜電是一個(gè)非常隱性的故障產(chǎn)生源，如果防靜電效果差，將使具有潛在故障的產(chǎn)品帶給客戶或下一道工序，降低了產(chǎn)品的可靠性，提高了產(chǎn)品的售后服務(wù)成本，增加客戶的使用風(fēng)險(xiǎn)?？傊?，靜電危害輕則影響計(jì)算機(jī)廠家的合格成品率，重則會(huì)直接損害到用戶的安全利益，甚至是國家的安全利益。因此提高產(chǎn)品的可靠性，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)生產(chǎn)和應(yīng)用中的靜電防護(hù)有著重大的安全和經(jīng)濟(jì)意義。

       （7）靜電對計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的防護(hù)應(yīng)作為一個(gè)有效的防靜電體系加以重視，因此，一方面按照防靜電的有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建立防靜電硬件系統(tǒng)，另外一方面，還需要一套行之有效并得到貫徹實(shí)施的管理制度和操作程序方法，這一點(diǎn)可參考有關(guān)防靜電國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制定。

四、小結(jié)

       靜電是造成計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)工作失?；蚬δ苁У囊粋€(gè)重要因素，隨著電子產(chǎn)品自動(dòng)化和復(fù)雜度的提高，靜電對計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的危害也逐漸受到人們的重視。對于計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的開發(fā)、生產(chǎn)以及機(jī)房的操作、管理人員，必須對靜電所帶來的危害有深刻的認(rèn)識(shí)。針對本文所提的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的靜電防護(hù)措施，需要把握的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)靜電防護(hù)是一個(gè)系統(tǒng)問題，局部都有很好的靜電防護(hù)能力，并不能說明整體的靜電防護(hù)能力就高。

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