雷电过电压入侵电器设备的形式有两种:直接雷和感应雷。 雷电直接击中线路并经过微电子设备入地的雷击过程称为直击雷;由雷闪电流产生的强大电磁场变化与导体感应出的过电压、过电流形成的雷击称为感应雷。感应雷可由静电感应产生,也可由电磁感应产生,形成感应雷电压的机率很高,对建筑物内的低压电子设备威胁巨大。 入侵计算机系统的雷电过电压过电流主要有以下三个途径。 (1)由市电网电源供电线路入侵:电源由电力线路输入室内前可能遭受直击雷和感应雷;直击雷击中高压电力线路,经过变压器耦合到220/380伏低压,入侵计算机供电设备;另外低压线路也可能被直击雷击中感应出雷电过电压。在220/380伏电源线上出现的雷电过电压平均可达10000伏,对计算机网络系统可造成毁灭性打击。 (2)由计算机通信线路入侵:由计算机通信线路入侵分为三种情况。一、当地面突出物遭直击雷打击时,强雷电压将邻近土壤击穿,雷电流直接入侵到电缆外皮,进而击穿外皮,使高压入侵线路。二、雷云对地面放电时,在线路上感应出上千伏的过电压,击坏与线路相连的微电子设备,并通过设备连线侵入到其他通信线路。这种入侵沿通信线路传播,涉及面广,危害范围大。三、若某一线路被雷电击中时,与其相邻并平行铺设的其他线路会感应出过电压冲击,危害相应的连接设备。 (3)地电位反击电压通过接地体入侵:雷电击中避雷针时强大的雷电流经过引下线和接地体泄入大地,在接地体附近产生放射型的电位分布,会在靠近的其他电子设备接地体产生高压地电位反击,入侵电压可高达数万伏。建筑物的避雷针及引下系统的作用是替代建筑物承受雷击,以保护建筑物的结构安全。在避雷针引入强大的雷电流通过引下线入地时,在附近空间产生强大的电磁场变化,会在相邻的导线(包括电源线和信号线)上感应出雷电过电压,因此建筑物避雷系统不但不能保微电子设备,反而经常引入雷电流。 微电子设备所应用大规模集成电路都是采用亚微米工艺生产,耐压能力和抗电磁干扰的能力很弱,经不起过电压大电流的冲击。对耐压影响最大的是沟道长度及栅氧化层的厚度。沟道长度一般在0.25~0.18mm,栅氧化层的最薄厚度小于0.1mm,因此这些新器件在冲击电压作用下十分易损,通常在100伏以下,因此必须建立多方面、多层次的微电子设备防雷系统。
|