靜電防護工程學是研究靜電危害及其防護工程的一門交叉學科。它的研究內容是靜電起電-消散機理、靜電危害機理、防護材料、防護方法、測量及評價方法。它是為產品與人員安全防護、產品質量與可靠性服務的學科。它以現代靜電學和電磁場理論為基礎，涉及到安全工程學、材料工程學、微電子學、紡織工程學、管理學等等多個學科。套用在電子、微電子、生物製藥、石油化工、火炸藥、粉體工業、紡織、建材、測量儀器、計量、產品檢驗、標準化、認證等多個工程領域。重點在工程實際中控制靜電積累，控制靜電放電，減少靜電危害，評價靜電防護效果，規範靜電防護管理。
基本介紹
- 中文名：靜電防護工程學
- 外文名：Electrostatic Protection Engineering
- 相關學科1：靜電套用工程
- 相關學科：靜電學
研究內容,套用,學科特點,
研究內容
國際先進的靜電防護方法和理念是：技術加管理。兩種方法同樣重要。
技術方面分為四個技術方向，一是，靜電危害評價技術，如何定量地表述靜電的危害，不同行業有不同的評價方法，對易燃易爆物質的靜電危害評價採用靜電感度來表述，靜電感度是靜電能量觸發爆炸的閾值，可用靜電能量和靜電電壓兩種參數表述；評價電子元器件的靜電危害，採用靜電敏感度來表述，靜電敏感度是導致電子元器件失效的最低靜電電壓，同一種元器件對應HBM、MM、CDM模型，有各自的靜電敏感度，目前對潛在失效的測量依據和測量方法正在研究之中；電磁兼容EMC測試中，用靜電抗擾度來描述電子設備和產品對靜電放電的防護能力，在人體-金屬模型下，用直接接觸放電和不接觸的空氣放電兩種狀況下測試。靜電敏感度和靜電抗擾度兩個概念出現在不同的標準中，使用的放電模型是不同的。靜電危害評價技術是一項基礎性研究工作，需要採用科學的方法，做大量試驗，積累大量數據，才能得到具有指導意義的靜電防護數據，是靜電防護技術最困難的環節，也是靜電防護技術的基礎。
二是，靜電防護工程技術。靜電防護工程技術是針對接觸分離起電和感應起電以及靜電放電的特點，從靜電源和靜電危害途徑兩方面進行靜電防護的技術，主要依靠對電阻特性有要求的特殊材料和複合材料，採用泄放、禁止、靜電中和以及抑制起電的方法，達到靜電防護的目的。如接地、防靜電地面、工作檯、防靜電椅子、工具、人體防靜電用品、離子風機、防靜電塗料、靜電放電禁止包裝等靜電防護設備設施和防護用品，這些工程技術已經有相應的技術標準支撐，已經在工業化生產、套用、檢測、認證等方面，形成了靜電防護產業。
三是，靜電防護測試技術。靜電防護設備設施和產品是否合格，要用數據說話，測量儀器及其計量校準方法也是靜電防護的關鍵技術。目前可測量的參數有靜電電荷、靜電電壓、表面電阻、體電阻、接地電阻、靜電衰變時間、靜電放電的電流波形，和靜電放電的能量等。這些儀器是依據技術標準中的指標要求設計的。由於靜電現象可觀測性和重複性較差，受環境影響大，受材料影響大，受測試人員自身影響也很大，現有的靜電防護測量儀器不是以靜電現象為被測對象，而是以靜電防護產品和工程為被測對象。
四是，靜電防護設計技術。電子產品的靜電防護設計分為晶片級、PCB板級和整體結構級。早期的理念是不斷提高單個電子元器件的靜電敏感度電壓，通過串聯保護電阻、並聯瞬態抑制二極體、增厚加寬內部結構等方法。然而，這與電子產品要求小型化、高速、寬頻的發展方向相矛盾。現在已經不再追求提高單個電子元器件的靜電敏感度電壓，轉而強調生產過程中滿足靜電防護要求，而將靜電防護功能設計到整體結構上。用機電一體化的設計的設計思路解決靜電防護設計問題。
管理是靜電防護的重要手段。人能感知到3kV以上的靜電電壓，在我們不知不覺中，很多電子產品已經被破壞了，所以提高人們的靜電防護意識是管理的關鍵環節。管理上要加強培訓，做到“心裡有靜電，才能看到靜電”、“心理有所畏懼，才能自我約束”的境地。科學技術不發達的時候，人們對自然界的理解往往是唯心的，只有科學技術發展後，科學才能戰勝唯心。宗教與科學正是這樣共存，又共同發展的。在管理上“教義”比“道理”更重要，兩者冠以“真理”之名，但是“教義”比“道理”更有效率。管理的主要工具是規章制度，規章制度是以講道理為目的呢？還是以規範約束人的行為為目的呢？人們對靜電現象和靜電危害的認識仍在發展之中，在完善的理論尚未建立起來之前，靜電防護的管理手段越發重要了。
人是最大的靜電源，人的操作也是最危險的靜電放電途徑，所以管理好人是靜電放電的關鍵。標準化的管理體系是當今最先進的管理方式，如質量管理體系依據了ISO9000系列標準，PDCA循環的持續改進已經成為流行管理理念。靜電防護管理也需要這種標準化的模式，便於電子產品的上游、下游企業之間建立相互認同的靜電防護管理模式，使技術標準和管理模式實現統一，便於產品流通，增強對產品質量的信心。
套用
由於無法控制的靜電電荷和靜電場，會給人類生活、生產、科研活動帶來危害，而靜電電荷和靜電場作為自然現象無法消除，只能採用科學的方法控制靜電電荷產生和釋放，控制靜電場的作用，抑制靜電帶來的危害。隨著人們對靜電危害認識的逐漸加深，靜電防護工作也逐漸工程化，出現了防靜電工業產品，如防靜電服裝、鞋、手套等人體防護用品，如防靜電地板、桌面、椅子、儲物櫃工業產品，如人體防靜電測試儀、靜電電壓表、靜電電荷分析儀、防靜電錶面電阻測試儀、以及離子風機等測量儀器和控制設備。靜電防護技術標準和管理標準也相繼出現。各個行業的靜電防護需求催生了一個新興的產業。
學科特點
靜電防護工程學的研究對象不僅僅是靜電，還包括靜電敏感物、防護材料和管理對象。由於靜電現象復現性差，靜電危害不易發現和預測，所以靜電防護工程學有以下幾個特點：
1、 研究方法模型化
利用靜電放電模型來模擬靜電現象提高了復現性和重複性，有了靜電放電模型後，大量的科學實驗可以在實驗室中進行。模型分為兩種：激勵模型和回響模型。由電容器和電阻器串聯組成的靜電放電模型就是激勵模型。為檢驗放電波形而使用的2Ω電流靶和500Ω電流靶都就是回響模型。為判斷電子線路是否失效而使用的伏安特性曲線也是回響模型。電子器件在靜電損傷後有壽命下降、功耗增加、泄漏電流增大、頻率回響下降等失效現象，還有潛在的累積效應，這些失效表現能否作為回響模型，尚待研究。
2、 測量參數多樣化
靜電防護工程的測量是為了研究靜電現象，檢驗防護效果，分析靜電損傷程度。測量參數廣泛，除了常用的電阻、電容、電壓和電場參數外，還有電荷量、靜電感應能量、靜電電荷衰變時間、放電波形、伏安特性曲線、頻率回響、泄漏電流、溫度係數、濕度係數等規定了特定條件的複雜參數。因此測量儀器和計量標準有其特殊之處。如靜電耗散材料和絕緣材料的電阻特性，要考慮電壓係數的影響，必須規定開路測量電壓；測量靜電電壓要考慮輸入電阻影響；靜電電容與交流電容概念不同，測量方法也不一樣等等。
3、 工程技術標準化
靜電防護工程學是一套知識體系，承載這套知識體系的重要載體是各個行業的靜電防護技術標準和管理標準。靜電防護的技術要求、管理要求、產品規範和測試方法都用標準化的形式來指導工程技術的套用。
