JPH0435817Y2

JPH0435817Y2 -

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Publication number: JPH0435817Y2
Application number: JP17041785U
Authority: JP
Priority date: 1985-11-07
Filing date: 1985-11-07
Publication date: 1992-08-25
Also published as: JPS6279176U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、大規模集積回路、集積回路、半導体
素子、微細構造の電子部品又は各種電子機器等に
対して静電気放電が与える電気的オーバーストレ
ス又は電磁妨害作用或は上記のような各種回路、
部品、各種電子機器等の静電気放電に対する感受
性等を試験評価するために静電気放電を人為的に
生ぜしめる静電気放電シミユレータに関するもの
である。

（従来の技術）上記のような各種電子回路、部品、各種電子機
器等に対する静電気放電は、地気から絶縁された
導体より成る帯電体、就中、人体の帯電電荷によ
る静電気放電が最も多く、したがつて、静電気放
電シミユレータの多くは、帯電した人体を等価的
にモデル化したものが用いられている。

第２図は、従来の静電気放電シミユレータの一
例を示す要部回路図で、C_CDは帯電した人体の静
電容量と等価の静電容量を有する充放電コンデン
サ、R_Dは帯電した人体の抵抗と等価の抵抗値を
有する放電抵抗、SEDは放電電極、GAPは放電
間隙、EUTは被試験体である。

人体の帯電電圧は通常数kVから最高30数kVに
及ぶこともあるので、充放電コンデンサC_CDの充
電電圧をOV乃至30数kVの範囲に亙つて設定し
得るように充電電源回路（図示していない）を構
成し、充放電コンデンサC_CDの等価静電容量及び
放電抵抗R_Dの等価抵抗も亦人体の実測値に応じ
て定めるが、何れの値も相当広い変化範囲を有す
るので、代表値として充放電コンデンサC_CDの等
価静電容量は50pF乃至250pF、放電抵抗R_Dの等
価抵抗は100Ω乃至1500Ωの各範囲から適当な固
定値を選択している。

充放電コンデンサC_CDを予め所要電圧に充電し
た後、放電電極SEDを徐々に被試験体EUTに接
近させると、放電間隙GAPの長さと気圧の積が
充放電コンデンサC_CDの充電電圧に応じた値に達
した際に生ずる火花放電によつて充放電コンデン
サC_CDの電荷が瞬間的に被試験体EUTに加えられ
る。

（考案が解決しようとする問題点）静電気放電電流の波形は、原理的には指数関数
曲線に一致するが、放電工学上の火花放電現象特
有の原因によつて実際の放電電流の波形は、原理
的波形とは可成り異なつた波形となる。

このような波形の変化は、充放電コンデンサ
C_CDの電圧、即ち、放電間隙GAPにおける放電開
始電圧の変化に依存することが従来から知られて
いたが、本考案者が静電気放電シミユレータによ
る放電実験を繰り返し行つて検討した結果、次の
ような原因によつても波形変化を生ずることを明
らかにすることが出来た。

即ち、放電間隙GAPに充放電コンデンサC_CDの
電荷が供給されると、その初期において火花空間
の導電率が上昇し、その上昇過程において充放電
コンデンサC_CDの電荷の一部が火花空間において
失われ、火花放電の生成過程における火花空間の
電界強度が低下し、この電界強度の低下によつて
導電率の上昇作用が弱められ、本来の上昇時間に
対応する軌跡に沿つて導電率の上昇が行われなく
なり、放電電流の立上り時間が、放電間隙GAP
の長さ及び気圧に依存して定まる一定時間に比し
著しく遅れ、その結果、放電電流の波形に歪を生
じ、放電試験の信頼性を低下せしめることとな
る。

（問題点を解決するための手段及び作用）第２図に示した静電気放電シミユレータの放電
電極SEDと、被試験体EUTの一部によつて形成
される放電電極との間における放電間隙GAPに
は、放電電極の表面積及び放電間隙GAPの長さ
に応じて1pF乃至数pF程度の浮遊容量が存在し、
火花放電生成の初期において、浮遊容量の電荷は
火花空間において速やかに消滅するので浮遊容量
の存在を殆ど無視し得るが、浮遊容量の大きさを
意図的に増大させると、次のような作動が行われ
る筈である。

即ち、放電間隙GAPにおける火花放電開始の
初期において、充放電コンデンサC_CDの電荷が放
電抵抗R_Dを介して火花空間に注入されようとす
るが、放電抵抗R_D及び放電間隙GAPにおける火
花抵抗により制限されて火花空間に注入される電
荷量は極めて僅かとなる。

然しながら、浮遊容量の電荷は放電抵抗R_Dに
関係なく放電間隙GAPにおける火花抵抗にのみ
制限されることとなるから、浮遊容量から火花空
間に注入される電荷量は、充放電コンデンサC_CD
から注入される電荷量に比し遥かに大となり、放
電間隙GAPにおける導電率の増大に伴つて浮遊
容量の電荷の全てが火花空間にのみ注入される。

そして浮遊容量と放電間隙GAPとを結ぶ電流
径路のインピーダンスを小ならしめることによつ
て浮遊容量から火花空間への電荷の注入を速やか
ならしめることが出来、充放電コンデンサC_CDの
電荷を殆ど失うことなく放電間隙GAPを閃絡せ
しめて、充放電コンデンサC_CDの電荷の殆ど全て
を被試験体EUTに加え得ることとなる。

尚、被試験体EUTに加えられるエネルギは、
充放電コンデンサC_CDから放電間隙GAPを通して
放出される電流によつてのみ定まり、浮遊容量の
電荷には無関係である。

本考案は、放電間隙に存在する浮遊容量を意図
的に大ならしめるために放電間隙と並列に静電容
量素子を接続すると共に、この並列静電容量素子
と放電間隙とを結ぶ電流径路のインピーダンスを
極めて小ならしめることによつて、充放電コンデ
ンサの静電容量、放電抵抗の抵抗値、放電開始電
圧、即ち、放電間隙の長さ等を変化せしめた場合
においても放電電流の波形の歪及び放電電流の立
上り時間等の電気的特性を従来に比し著しく改善
し得ると共に、火花生成機構の不確定性によつて
放電毎に生ずる上記電気的特性のばらつきを極め
て小ならしめ得る静電気放電シミユレータを実現
することを目的とする。

第１図は、本考案の一実施例の要部を示す図
で、BED₁，BED₂及びBED₃は鍔状対向電極、
CPは筒状接触体で、筒状導体の下端縁に鍔状導
体を一体に結合し、その外周縁を鍔状対向電極
BED₁、BED₂及びBED₃の中の中央の電極BED₂
の内周縁に固着してある。

尚、中央の電極BED₂と筒状接触体CPとを別個
に形成した後、一体に結合する代りに、１枚の導
体板に絞り加工を施す等の手段よつて所要形状に
形成してもよい。

HEDは半球状電極で、適当な弾力性を有する
導体薄板を以て形成すると共に、その周辺部に放
射状の切込を設け、この周辺部を鍔状対向電極
BED₃の内周辺に圧接せしめてある。

SUPは絶縁支持体で、適当な硬質合成樹脂等
より成り、鍔状対向電極BED₁，BED₂及びBED₃
の各対向間隙内に充填すると共に、上部電極
BED₁及び下部電極BED₃の各外周に電極と一体
に設けてある。

尚、沿面放電を防止するために、電極BED₁の
内周縁と電極BED₂の間及び電極BED₃の内周縁
と電極BED₂の間を絶縁支持体SUPの一部で覆つ
てある。FSは放電電極の支持及び放電間隙の調
整素子で、マイクロメータ等に用いられている送
り螺子機構より成り、回転操作つまみを正又は逆
方向に回転せしめることにより可動軸を前進又は
後退せしめ得ると共に、可動軸の移動距離を目盛
によつて指示し得るように形成してある。SUP_T
は放電間隙の調整素子FSの支持用突出部で、絶
縁支持体SUPと同様の材質より成り、絶縁支持
体SUPの上面、即ち、鍔状対向電極BED₁側の表
面に絶縁支持体SUPと一体に、かつ、鍔状対向
電極BED₁，BED₂及びBED₃の板面とほぼ直角に
なるように突出せしめ、その内部に放電間隙の調
整素子FSを挿入し、支持具HWによつて固定し
てある。放電間隙の調整素子FSの可動軸は、支
持用突出部SUP_Tの内部において筒状接触体CP内
に挿入され、軸方向に滑動自在なると共に、筒状
接触体CPと電気的に接続される。

放電間隙の調整素子FSの可動軸を滑動自在な
らしめると共に、筒状接触体CPとの電気的接続
を確実ならしめるために、筒状接触体CPを弾力
性を有する導体を以て形成し、上端部に適当な軸
長に亙つて軸方向の切込みを設けて適宜数の圧着
片を形成せしめてもよい。SEDは放電電極で、
放電間隙の調整素子FSの可動軸の内端面に固定
して取り付け、半球状電極HEDと共に一対の放
電電極を構成する。NTは筒状のナツト部分で、
絶縁支持体SUPと同様の材質より成り、絶縁支
持体SUPの下面、即ち、鍔状対向電極BED₃側の
面において半球状電極HEDの外側に絶縁支持体
SUPと一体にして突設せしめてある。ZSは零調
整螺子で、ナツト部分NTと同様の材質より成
り、ナツト部分NTに螺合せしめると共に、その
内端が半球状電極HEDに圧接するように形成し
てある。

尚、零調整螺子ZSの中心軸と放電間隙の調整
素子FSの中心軸とをほぼ一致せしめることによ
つて、後述する零調整を正確に行うことが出来
る。CTTは棒状導体より成る接触子で、先端を
先鋭ならしめ、後端部を絶縁支持体SUPの外周
面から中心方向に設けた螺子孔に螺合せしめる
か、固く嵌入せしめ、後端部を中央の面が鍔状対
向電極BED₂（接地側電極）の周縁、又は電極
BED₂からの引出線等に電気的に接続されるよう
に取り付けてある。HOLは絶縁保持筒で、その
前端部に設けた孔隙部に絶縁支持体SUPの周辺
部を固く嵌入し、必要に応じて接着剤又は止め螺
子等を用いて絶縁保持筒HOLと絶縁支持体SUP
とを一体に結合せしめると共に、絶縁保持筒
HOLの中空内部に挿入された絶縁支持体SUPの
周辺部分の一部を切欠いて上部の鍔状対向電極
BED₁及び下部の鍔状対向電極BED₃の各周縁部
の一部を絶縁保持筒HOLの中空内部に露出せし
め、この部分において両電極を電気的に接続する
か、鍔状対向電極BED₁及びBED₃に各接続した
引出線の各端部を絶縁保持筒HOLの中空内部に
導入し、両引出線を電気的に接続してある。鍔状
対向電極BED₁及びBED₃は前記のような接続個
所の他、任意の周縁部分において互いに接続して
もよく、接触子CTTと中央の鍔状対向電極BED₂
との接続部分を除く全周において電気的に接続し
てもよい。

尚、絶縁支持体SUPと絶縁保持筒HOLを一体
に結合せしめるに当つて、接触子CTTの軸方向
と絶縁保持筒HOLの軸方向とをほぼ一致せしめ
ることによつて放電試験時の取扱操作を容易なら
しめることが出来る。

図には示していないが、絶縁保持筒HOLの中
空内部に充放電コンデンサ及び放電抵抗を内装す
ると共に、絶縁保持筒HOLの後端部又は側壁等
から充電電源回路への接続線を導入し、充放電コ
ンデンサC_CDの高電位側電極を放電抵抗を介して
鍔状対向電極BED₁及びBED₃（高圧側電極）に接
続すると共に、充電電源回路への接続線の中、高
電位側の接続線に接続し、又、充放電コンデンサ
C_CDの低電位側電極を充電電源回路への接続線の
中、低電位側の接続線に接続し、更に、放電間隙
の調整素子FSの適宜個所又はその支持具HW或
は接触子CTTのように鍔状対向電極BED₂（接地
側電極）と電気的に接続されている個所と、地気
間に適当な高抵抗を接続する。

このように構成した本案静電気放電シミユレー
タにおいては、放電間隙の調整素子FSのつまみ
を操作して目盛を零に一致せしめ、零調整螺子
ZSを回転し、放電電極SEDを半球状電極HEDの
内底壁に密着させて零調整を行うが、放電電極
SEDと半球状電極HEDとの密着を検地するには、
例えば充電電源回路を開放状態に保ち、充電電源
回路への接続線の中、高電位側の接続線と、放電
間隙の調整素子FSの適宜個所又はその支持具
HW或は接触子CTT、即ち、放電電極SEDと電
気的に接続されている個所との間の遮断導通を回
路試験器等によつて検出する。即ち、零調整螺子
ZSを逆方向に回転してこれを後退せしめると、
半球状電極HEDの弾力により、その周辺部と鍔
状対向電極BED₃との接触を保持した状態で頂部
が後退して放電電極SEDとの接触が断たれ、零
調整螺子ZSを正方向に回転し、半球状電極HED
の弾力に抗して零調整螺子ZSを前進せしめると、
半球状電極HEDの周辺部が鍔状対向電極BED₃の
表面に圧接された状態で半径方向に摺動拡大しつ
つ変形し、その頂部が前進して放電電極SEDに
接触するに至るから回路試験器の指針の振れの変
化を読み取ることにより零調整の完了を確かめる
ことが出来る。

零調整を終つた後、放電間隙の調整素子FSの
つまみを操作して放電間隙の長さを所要値に調整
し、接触子CTTの先端を被試験体の所要個所に
接触せしめて充放電コンデンサを充電すると、そ
の充電電圧が放電間隙の長さに対応する電圧に達
した際に放電が行われる。

尚、第１図には、３枚の鍔状対向電極BED₁，
BED₂及びBED₃によつて並列容量を形成した場
合を例示したが、電極BED₁を省いて電極BED₂
及びBED₃によつて並列容量を形成しても本考案
を実施することが出来る。

（考案の効果）本案静電気放電シミユレータにおいては、鍔状
対向電極BED₁，BED₂及びSED₃によつて放電間
隙と並列の容量が形成されると共に、この並列容
量と放電間隙間は、一方の放電電極を形成する半
球状電極HED自体と、放電電極SED、放電間隙
の調整素子FSの可動軸及び筒状接触体CPとによ
つて接続されているので、この接続部分における
インピーダンスは極めて小である。

そして充放電コンデンサの充電に際して、予め
接触子CTTを被試験体に接触せしめた状態で充
放電コンデンサを充電する場合には、絶縁保持筒
HOLに内装された放電抵抗、鍔状対向電極
BED₁，BED₃及びBED₂、接触子CTT並に被試
験体を介して鍔状対向電極BED₁，BED₂及び
BED₃より成る並列容量が充放電コンデンサと共
に充電され、接触子CTTを被試験体に接触せし
めない状態で充放電コンデンサを充電する場合に
は、放電間隙の調整素子FSの適宜個所又はその
支持具HW或は接触子CTT等のように鍔状対向
電極BED₂と電気的に接続されている個所と地気
間に挿入した高抵抗及び絶縁保持筒HOLに内装
された放電抵抗を介して鍔状対向電極BED₁，
BED₂及びBED₃より成る並列容量も亦充電され、
充放電コンデンサの放電時には、並列容量からの
電荷が大量に、かつ速やかに火花空間に注入さ
れ、充放電コンデンサの電荷を殆ど失うことなく
放電間隙を閃絡せしめて、充放電コンデンサの電
荷の殆ど全てを被試験体に加えることが出来、充
放電コンデンサの静電容量、放電抵抗の抵抗値及
び放電間隙の長さ等を変化せしめて実験を行つた
結果によれば、放電電流の立上り時間及び波形の
歪等の電気的特性を従来に比し著しく改善し、放
電毎における上記電気的特性のばらつきも極めて
小なることを確かめることが出来た。

尚、鍔状対向電極BED₁，BED₂及びBED₃より
成る並列容量の充電のために設けた高抵抗の抵抗
値を被試験体のインピーダンスに比し適当に大な
らしめておけば、放電電流がこの高抵抗に分流す
るおそれはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例を示す図、第２図
は、従来の静電気放電シミユレータの一例を示す
図で、BED₁，BED₂及びBED₃……鍔状対向電
極、CP……筒状接触体、HED……半球状電極、
SUP……絶縁支持体、FS……放電間隙の調整素
子、SUP_T……突出部、HW……支持具、SED…
…放電電極、NT……ナツト部分、ZS……零調整
螺子、CTT……接触子、HOL……絶縁保持筒、
C_CD……充放電コンデンサ、R_D……放電抵抗、
GAP……放電間隙、EUT……被試験体である。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

適宜間隔を隔てて対向せしめた鍔状対向電極
と、この鍔状対向電極の中、接地側電極の中央部
分に一体に設けた筒状接触体と、前記鍔状対向電
極の外周に設けた絶縁支持体と、この絶縁支持体
に支持され、可動軸を前記筒状接触体と接触を保
つて滑動自在ならしめた送り螺子機構より成る放
電間隙の調整素子と、この放電間隙の調整素子に
おける可動軸の内端に取り付けた放電電極と、前
記鍔状対向電極の中、高圧側電極の内周辺に、周
辺部を圧接され、前記放電電極と対向せしめられ
る半球状電極と、前記絶縁支持体の一部に突設し
た筒状部分に螺合され、その内端を前記半球状電
極に圧接せしめられる零調整螺子と、前記絶縁支
持体の周縁部に挿通支持され、後端部を前記鍔状
対向電極の中の接地側電極に接続される導体より
成る接触子と、放電抵抗を介して前記鍔状対向電
極の中の高圧側電極に接続される充放電コンデン
サを内装し、前記絶縁支持体に取り付けられた絶
縁保持筒とを備えたことを特徴とする静電気放電
シミユレータ。