Электризация человека.

Накопление зарядов статического электричества на изолированном от земли человеке чаще всего наблюдается в сухих помещениях с плохо проводящим полом. В этих условиях человек, двигаясь, генерирует заряды, которые могут оказаться достаточными для воспламенения многих горячих газов и жидкостей, и повреждения электронных приборов.

Разряды статического электричества, образующиеся на производстве, не представляют смертельной опасности для человека, поскольку они имеют небольшую силу тока и действуют очень кратковременно. Поэтому рассматривают только вредное воздействие статического электричества на организм человека.

При электризации человек начинает ощущать болевое ощущение при электрическом разряде с энергией около 0,4 мДж. При потенциале электростатического поля 10 кВ, емкости человека 100 пФ накапливается энергия в 5 мДж. Разряд с такой энергией вызывает значительные болевые ощущения.

Данные о влиянии электрического разряда на состояние человека приведены в таблице 1.

Таблица 1

Влияние электростатического разряда на состояние человека

Электрический разряд, кВ	Болевое ощущение
2,5 – 5	Разряд ощутим
5 – 7	Легкий укол
10	Острый укол
12,5 – 25	Легкая судорога
35 – 40	Острая судорога

Опасность зажигания горючих смесей и повреждения электронных приборов электростатическими разрядами с человека как генератора электростатической энергии характеризуется двумя видами разрядов: разряды с наэлектризованного диэлектрика (одежды) и разряд непосредственно с тела человека.

Тело человека представляет сложный электрический эквивалент с различным сопротивлением участков тела и кожи, но в целом, с точки зрения электризации, человек представляет электрическую емкость с сосредоточенными параметрами, и разряды с тела человека рассматриваются как разряды с конденсатора, то есть оценка электростатической безопасности человека проводится из условия безопасности конденсированных разрядов. Поэтому все сказанное о разрядах с незаземленных проводящих элементов оборудования можно отнести и к разрядам с человека, являющегося проводником с емкостью от 100 до 300 пФ, как правило, изолированного от земли непроводящей обувью.

Если предположить, что средняя емкость тела человека составляет 200 пФ и накопленный потенциал на нем достигает 15 кВ, то запасенная энергия составит 20 мДж. Следовательно, искра с человека способна воспламенить не только паро- и газовоздушные смеси, но и пыль серы, пластмасс, металлических порошков и т. п.

Воздействие электростатических разрядов на электронные приборы.

Наиболее часто проблемы ЭМС возникают в результате разрядов статического электричества между объектом и телом человека или малогабаритной мебелью (стульями, креслами, тележками с измерительными приборами и т. д.).

В зависимости от обуви, покрытия пола и влажности воздуха человек может заряжаться примерно до 30 кВ. Начиная с этого напряжения наступают заметные частичные разряды, которые вызывают увеличение проводимости окружающей среды. В результате устанавливается стационарный потенциал равновесия. Обычно возникающие при ходьбе по коврам потенциалы имеют значение от 5 до 15 кВ. Такого же порядка, однако, несколько меньшими по значению, вследствие больших емкостей, оказываются потенциалы мебели. Потенциалы до 2 кВ часто не принимаются во внимание, однако, они вполне достаточны для того, чтобы повредить полупроводниковые компоненты.

Электростатический разряд оказывает влияние на работу электронных устройств двояким образом. Во-первых, в результате электростатического разряда происходит инжекция зарядов в элементы устройства. Во-вторых, при электростатических разрядах возникает импульс тока, который создает электромагнитное поле, под воздействием которого возникают токи в цепях электронных устройств. И в первом, и во втором случаях они вызывают ошибки при приеме информации, а также способны разрушить элементы электронных устройств.

Помехи от электростатических разрядов проникают через входные цепи, через цепи питания, воздействуют на металлические кожухи и интерфейс оператора.

Электростатические разряды генерируют как электрическое, так и магнитное поля. Цепи с большим входным сопротивлением будут больше подвержены электрическому полю и индуктируемому им напряжению. Цепи с низкими входными сопротивлениями больше подвержены воздействию токов, индуктированных магнитным полем.

Электростатические разряды вызывают такие дефекты электронной аппаратуры, как разрывы соединительных проводников, короткие замыкания и ухудшение электрических параметров. Электростатический разряд вызывает также разрушение n-p переходов и оксидных пленок. Увеличение степени интеграции элементов сопровождается уменьшением ширины переходов, оксидной изоляции и, как следствие, повышением вероятности их разрушения под воздействием электростатических разрядов. При длительности импульсов менее 100 мкс типичным видом повреждений электронных схем является пробой (прокол) n-p перехода вследствие расправления металлизации, нарушения электрических соединений и др.

Механизм электромагнитной связи при электростатических разрядах предполагает наличие источника помех, среды распространения и рецептора (приемника) помех.

В качестве среды распространения могут быть силовые кабели или линии, по которым передается информация. Если помехи от электростатических разрядов попадают в силовые кабели, то они могут попасть далее на все функциональные узлы. Если у сигнальных и силовых кабелей несколько жил (проводников), то энергия помехи распространяется как между отдельными проводниками (межфазовая волна), так и между всеми проводниками и землей (земляная волна).

Второй вид связи обусловлен наличием общего сопротивления у нескольких блоков системы. Этим общим сопротивлением может быть внутреннее сопротивление общего источника питания или сопротивления общего заземления.

Третий вид связи между проводником-источником помех и проводником-рецептором – это индуктивная связь или связь в ближней зоне.

Также возможна емкостная связь.