摘要:本文论述了静电形成机理，具体分析了静电对有线电视前端的危害类型和对安全播出的影响，以及前端工作中静电防控的必要性，提出了前端静电防控策略和具体措施。
关键词：静电防控；有线电视前端；安全播出
防范与控制静电对电子设备破坏的重要性日益凸显，已经成为通信机房、计算机机房和有线电视机房安全防护体系的重要组成部分，静电防控理论与技术已日臻成熟和完善，其在有线电视前端的应用也为保障安全播出作出了巨大的贡献。
1静电成因及其主要危害
在冬季,特别是寒冷的北方，人的衣着厚重，加之空气干燥，很容易产生静电。日常工作中，也经常会发生手触碰到金属机箱被电击的情况，这是人们对于静电存在的最直观体验。静电是两种对电子吸引力有差别的不同材质物体相互接触、分离、摩擦或者冲击后，产生的分别聚集在两物体表面，携带数量相等、极性相反的过剩静止电荷而呈现的带电现象。这种电荷只有明显的电场效应而无明显的磁场效应，静电电压高低与物体接触表面材质、环境湿度等因素有关，静电电压可以高达数万伏，但是功率很小，人体所带静电的功率一般只有几十毫焦耳，因此，放电电流很微弱，不足以威胁人身安全。然而静电会击穿晶体管，造成极间短路或开路，从而使半导体元器件失灵。电子产品在制造、使用过程中，如果没有良好的静电防护，极易被静电损坏。具有不同静电电位的物体，由于靠近或直接接触而引起彼此间静电电荷转移或者静电场能量达到一定程度后，击穿其间介质而进行放电的现象就是静电放电。静电放电是静电危害的主要形式，其不仅会损坏静电敏感器件，放电引起的电击还会给人造成生理和心理上的不适，直接影响人员正常工作。图1是同一半导体器件局部在电子显微镜下完好(左图)和被静电放电击穿后(右图)的照片,通过左右两图对比，可以显而易见地观察到静电放电对半导体器件的严重损伤。
2静电对有线电视前端的危害
有线电视前端是有线电视网络的核心,对有线电视网络整体信号质量和用户体验质量起着决定性的作用。在有线电视前端，从分立元件到超大规模集成电路,半导体元器件被广泛使用，而半导体元器件对于静电非常敏感，例如几十伏静电电压即可击穿损坏金属氧化物场效应晶体管，并且随着半导体工艺由微米级发展到纳米级，器件内部晶体管极间距离越来越近，半导体器件特别是在前端设备中处于核心地位的大规模、超大规模集成电路芯片更是静电放电损害的主要目标。即使轻微的静电放电也有可能造成元器件的潜在损伤，初期可能暂时不致使半导体元器件立即失效，但是设备会频繁出现工作异常情况，原因查找困难，会浪费不必要的人力、物力，而且存在极大的隐患。随着时间的推移，受到静电潜在损伤的元器件在无法预知的情况下最终失效，可能在最不应该发生的时刻，例如在安全播出重要保障期，造成重大事故。静电吸附灰尘影响电子设备散热，降低电子设备内部元器件引脚间和电源模块电极间的电气绝缘性，造成短路，严重的可能引起设备所在机柜甚至整排机柜电源开关跳闸，使前端瘫痪。静电放电产生的电磁场场强可以高达几百伏/米，频谱宽度从几十兆赫兹一直到上千兆赫兹，会干扰前端信号处理设备、播控计算机和网络设备，造成上述电子设备数据错乱、死机或执行机构的误动作，甚至损坏电子设备。静电对于前端危害的特点可以归纳为出现问题的随机性、现象的多样性、后果的严重性。对于系统可靠性要求非常高的有线电视前端来说，静电对设备的损害将直接拉低系统可靠性，从而对安全播出造成直接而严重的影响，同时会带来用户体验质量下降，企业形象和口碑受到负面影响以及财产的损失。
3前端静电预防和控制措施
防止静电危害是有线电视前端日常运行维护中一项重要的技术工作，必须给予静电防控足够的重视，从设备拆除包装、安装到系统调试、使用和维护各个环节都要格外注意。首先要尽可能的避免静电产生，控制好前端相对湿度。机房室内湿度过低易产生静电，湿度过高时半导体元器件上会凝结水滴，都会缩短设备寿命。有线电视前端机房为兼顾以上两方面因素，机房相对湿度应控制在40~55%。其次是尽可能避免电荷的积聚，使被分离的异种电荷在放电发生前重新结合，使物体呈现电中性，从而不产生危害。具体措施有接地、静电耗散、泄放、中和、屏蔽等几种。在前端铺设接地的防静电地板，即耗散静电地板。前端工作人员行走时鞋底与地板摩擦产生静电，如果地板电阻太大，将无法快速释放积累的电荷。相反地，如果地板电阻太小，会导致瞬间大电流放电对半导体元器件造成损坏。耗散静电地板表面电阻或体积电阻在2.5×l04~1.0×109Ω范围内，可以有效化解上述矛盾。前端可以给工作人员配备防静电鞋，以耗散人体携带的静电。有线电视前端各种类型信号电缆数量巨大，正好可以在耗散静电地板下走线，机房环境可以保持整齐美观。对于有条件的单位，还可以采用地板下送风的空调系统，将地板下空间作为送冷通道，冷风从防静电地板下直接送入机柜内部，制冷效率较上送风方式高。综上所述，铺设耗散静电地板可以收到一举三得的效果。通过接地可以建立安全的静电泄放通路，将物体表面积聚的电荷迅速地释放到大地。常见的方式有接地防静电腕带，可以将人体静电有效地泄放（为防止人员触电，防静电腕带内串接1MΩ保护电阻）。静电场中的导体必须做等电位连接并可靠接地，前端不得出现对地绝缘的孤立导体，不仅前端设备、机柜、工作台要接地，和元器件接触的金属工具，如电烙铁在使用时也要接地。典型的静电中和工具是离子风扇，在打开机盖检修电子设备时，将离子风扇对着电路板吹风，可以中和电子元器件上携带的静电。在静电场中,带空腔金属导体内表面无电荷分布，腔体内场强为零，不受外部静电场影响，即静电屏蔽。将电路板放在蒸镀金属薄膜的防静电袋中，就是应用静电屏蔽原理保护电路板不受静电损害的例子。如果空腔金属导体外部接地，则外部也不会受内部静电场影响，即静电全屏蔽。目前，很多前端设备都是模块化结构，根据静电全屏蔽原理，对于机箱上未安装功能模块的槽位，一定要用设备自带的金属盲板将槽位缺口封堵，形成静电全屏蔽，即可达到对机箱内电子原件静电屏蔽的作用，又能够避免机箱内部产生的静电对机箱外部造成影响。
4总结
治理静电危害可以借鉴同样具有“流动”性质的危害——水害的治理方法，采取“疏”“堵”结合，以“疏”为主的策略，预防和控制静电对前端设备的危害。“堵”即堵塞漏洞，尽量避免静电产生。“疏”即引导已产生的静电通过专门的通道安全地泄放到大地，避免静电积累破坏设备。绝大部分日常工作中常见的绝缘体间只要存在相对运动，就不可避免会产生静电，防控静电对前端设备的损害主要在于不使之积聚，即有效地消散静电。有效防控前端静电危害关键在人，前端管理人员要有足够的重视。首先，有效防控前端静电危害，要加强全员（包括进场施工外单位人员）静电防控宣传和培训，根除侥幸心理，不断强化静电防范意识。其次，要建立健全前端静电防控规章制度，并严格执行。再次，对于前端静电防控要给予一定的资金支持，采用先进的静电防控技术，配备完善的防静电设施、设备。人员、行政手段和技术手段三管齐下，靠人防、技防加物防，有效阻断静电对前端平稳运行带来的不利影响，切实保障安全播出。树立有线电视前端静电防控观念，增加静电防控资金投入，必将得到满意的回报。
参考文献
[1]中国百科网.深度剖析：集成电路杀手——可怕的静电[EB/OL].
[2]GB50174-2008.电子信息系统机房设计规范[S].2008.
[3]国家广播电影电视总局.广播电视安全播出管理规定-有线广播电视网实施细则[Z].北京,2010(02).
[4]GB50611-2010.电子工程防静电设计规范[S].2010.
作者：刘宁 单位：天津广播电视网络有限公司播出中心
