[硬件] 浅谈计算机系统使用中的静电与接地

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（一）使用计算机等电子设备时的静电放电现象：
我们在机房或使用计算机时手指接触金属桌椅或计算机金属外壳手指会有麻木或疼痛的感觉并可以听到“啪”的声响，光线较弱时会看到火花，这就是静电放电所导致的现象。

（二）静电产生原理：
两种物质互相摩擦是产生静电的一种方式，但并不是唯一的方式。除摩擦以外，两种物质紧密接触后再分离、物质受压或受热、物质发生电解，以及物质受到其它带电体的感应等，均可能产生静电。
1、固体静电
因体物质表面往往因有杂质吸附、氧化等原因，形成具有电子转移能力的薄层，在生产中，由于摩擦、滚压、接触分离等产生静电。

2、液体静电
液体产生静电的主要原因是：流动、接触分离或含有水分等。气体和粉尘静电

3、气体静电
纯净的气体，即使流动也不易产生静电。其因是气体分子的间隙是分子半径的10倍，由于分子相互间的间隙很大，所以很难产生接触分离带电。但是气体在管道内高速流动或气体中含有悬浮杂质时，在快速接触分离过程中，就会产生强烈的带电现象，并能引起事故

4、人体静电
人体带电的主要原因有摩擦带电、感应带电和吸附带电等。

a摩擦带电
人穿上胶鞋在铺有毛毯（或橡胶、塑料）的地面上行走时，由于鞋子与地面摩擦，可带上5-15kV的静电高压。当人体带电超过10kV时，放电能量可达到5mJ以上，足以使可燃气体混合物发生燃烧或爆炸。

b感应带电
通常人体的电阻为1-1.5K欧，所以人体是导体。当人体接近带电体时，就会发生静电感应带电现象。这时，如果带电的人体接触接地体时，就会发生对地放电，使人感到有电击的感觉。

c吸附带电
人从带电粉尘、带电水蒸汽等区域内走过时，带电的粉尘和水蒸汽吸附在人体上，也会呈现强烈的带电现象。

5、人体的带电能量
人体的带电能量与人体电容和电压有很大的关系。电容大电压高，则人体的带电能量就越大，它们之间成正比关系，其表达式为：
W＝1/2CU2
式中：W为人体带电能量，C为人体电容，U为人体电压。

人体电容与地面距离成反比，距离与电压成正比。因此，人在地毯上等行走，当抬起一只脚时，身体电容减少，人体电压升高，这时与地面接触的另一只脚却有电流泄入大地。当抬起的那只脚再次落地时，整个身体的电容由于已失去部分电荷，地毯再次给脚充电。所以每走动一步，脚与地毯之间局部电容就上升和下降，从而使电荷进入人体和大地之间的主电容，使人体的电压增加，抬脚越高，电压增量就越大。
人在行走中的摩擦以及地面区域带电不均、衣服摩擦等原因会产生静电。穿着绝缘底的鞋，行走在羊毛地毯上，因为无法将电荷释放，产生的静电压可以高达4万伏，即便是在抗静电地毯上也可以达到几百伏，但行走在大地或接地良好的水泥地面上，静电压趋向为零。

（三）计算机房的电气安全标准：
人体允许的安全电压：在小接地短路电流系统中，人体允许的接触电势和跨步电势分别为：



为机房地面电阻率，忽略地表电阻率影响，工频电流情况下人体允许的安全电压为：

这相当于人体电阻1500欧，致命电流0.33A。而当雷电冲击时，根据国外研究，持续2~3人体冲击电阻按2000欧考虑时，允许流过人体电流为50-100A，冲击电压100~200KV，持续时（这种情况概率超过，一般按此计算作为人体安全电压依据），得到容许瞬时冲击电压40~80KV
（四）计算机的电气安全特性计算机安全电压有两个含义：一个是指维持计算机系统正常工作的电源接地线的电位；另一个是指计算机原件不致损坏的电压，显然这两个电压不是同一个范围。我们一般感觉到静电时，身上的电压已经达到2000V以上，此时对于多数半导体器件已经足以构成危害，超过阈值会使得电路产生误动作，严重会对电路板产生永久性破坏。常见半导体器件的静电敏感阈值如下表：

半导体介质类型	静电敏感范围（Volt）
双极型晶体管	380-7000
CMOS	250-3000
砷化镓场效应管	100-300
JFET	140-7000
MOSFET	100-200
运算放大器	190-2500
膜式电阻	300-3000
肖特基二极管	300-2500
ECL	500-1500
EPROM	500-1500
STTL	1000-2500
LSTTL	1000-2500
ALSTTL	1000-2500
SCT可控硅	680-1000
VMOS	30-1800
HCMOS	250-3000

（五）计算机的接地系统：
为了将电荷泄放入地，需要在土壤中埋设金属导体(接地体)，将电气设备的某个部分用导线(接地线)与接地体相连，称为接地。接地体和接地线的总体称为接地装置。接地系统分三类：１、TT系统（接地保护）；2、TN-C系统（接零保护）；3、TN-S系统（三相五线制、单相三线制）。接地的具体实现方法包括：1.直流接地，包括逻辑以及其他模拟量系统的接地。计算机是采用时钟同步的脉冲序列进行内部同步的，这些电压脉冲是以与直流源连接在一起的电路板的接地水平为基准的。因此彼此互联的电路元件必须有一个公共的信号基准地，而当通信是以计算机外部数据线与外部设备或者外部计算机相连接进行时，困难就可能增加，因为不同计算机系统之间的接地之间可能产生感应电位差，这种电位差可能达到30~50V，这时就会损坏通信设备的控制芯片。产生电位差的原理图如下；


2.保护接地
当电气设备由于绝缘及其他事故发生漏电时，其金属外壳就可能带电。为防止触电事故，必须将电气设备外壳接地，称为保护接地。对这种接地方法，要求的接地电阻不可以超过４欧姆（相应的计算公式并不能准确反映现场的接地电阻，建议使用专用接地电阻表），从而使得接地电阻远远小于人体电阻，将电流可以安全地导入大地，金属外壳接地还可以避免外界电磁场对内部产生干扰、泄放累计在机柜上的静电荷。保护接地的示意图如下图：

3.防雷接地
高大建筑物的避雷器接地，称为防雷接地


4.交流工作接地
电器设备因正常工作或排除故障需要，将电路中某一点接地(通常是中性点)，称为工作接地。

（六）机房、计算机系统防静电的一些常用措施
1、确保所有电脑部件都有良好的接地，不要拆掉三极插头的接地线
2、请电工检查房屋的地线情况，暖气和地板很可能不是良好接地的
3、机房中不要铺设地毯或者覆盖物，特别是人造纤维和尼龙的地毯
4、用户坐在电脑旁，不断在地上蹭脚也会导致静电积累
5、机房中避免穿橡胶底等绝缘鞋子
6、可在机房中安装加湿器，特别是干燥的北方
7、电脑附近的地板，工作面可以选用抗静电产品
8、机房内不要频繁走动，减少静电荷积累
9、维修电路板时，电烙铁必须接地良好
10、工程师操作机器时自身需要有良好接地

（七）在接地中容易犯的错误：
1、误认为工作零线和保护零线（有称保护地线）最终都是接到工作零线上，就将插座的保护零线和工作零线短接。这是错误和危险的，一旦零线断线，可能发生漏电事故。
2、不可以在同一变压器供电系统中一部分设接零保护、一部分设接地保护。直接将用电设备外壳接到暖气水管或直接接到埋入地下的钢钎中是错误的。
3、不共地的设备不可以互联。比如一些设备的外设接口总是烧毁，可能就是接地的问题。
4、注意，在断开通讯线之前一定要切断电源再进行操作，在对设备进行拆卸之前也是如此。

fyddt

家用中，即使设备的接地很好，干燥的天气，人体带的静电很容易打死电路板上面的IC。

拆机的时候，先洗手释放一下静电很重要，特别是冬天。

生产车间通常还有一种地线，称为防静电接地，专门给人体去静电的。

billwyj

算了，老实的板凳吧，终于明白了接地的重要性

chengxyt

顶顶更健康!