在高科技產(chǎn)品生產(chǎn)廠，控制靜電是提高生產(chǎn)效率，改善品質(zhì)，增加利潤的基礎(chǔ)。在半導(dǎo)體、硬盤和平面顯示（FPDs）的生產(chǎn)中，靜電控制是基本的生產(chǎn)條件之一。如果不能控制靜電就意味著，產(chǎn)品要因靜電引力導(dǎo)致粒子污染（ESA問題）和靜電放電（ESD問題）而受到損失。
空氣離子的特性
空氣中自然的離子中，通常正離子與負(fù)離子的數(shù)量為1.2：1。在清潔的室外空氣當(dāng)中，每立方厘米包含有2000~3000個離子。在一個自然通風(fēng)的建筑里，這個數(shù)量會降至500/cm3，在管道通風(fēng)（空調(diào)通風(fēng)）的建筑里，這個數(shù)值很少超過100/ cm3。
自然的空氣離子主要由空氣、地面以及建筑材料中的放射元素的照射所形成。此外，由水流和海浪產(chǎn)生的水滴摩擦、閃電以及大氣層上部受宇宙射線和太陽射線的照射也會產(chǎn)生空氣離子。其中水滴摩擦產(chǎn)生的主要是負(fù)電荷性的小空氣離子。
在純凈的空氣中，離子的壽命不會超過幾分鐘，其衰減的速度取決于多種因素。離子的密度越高離子與相反極性離子相遇的機(jī)率越強(qiáng)。一旦相遇就會發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，兩個離子變成兩個中性分子。電荷轉(zhuǎn)移在離子接觸到接地表面時也同樣會發(fā)生，因此，用于中和靜電的離子必須盡量減少極性相反的離子相互作用，同時盡可能與大的接地體隔離開。
此外，大的空氣離子一旦形成，它的運(yùn)動速度要比小的空氣離子要慢（見公式2）。大空氣離子對空氣電導(dǎo)的影響小，一般不用于靜電荷中和。
小空氣離子能夠在靜電荷電場的作用下在空氣中移動。一個靜電場作用在帶電離子的空氣，會吸引相反極性的空氣離子移向產(chǎn)生電場的電荷（見圖1）。離子被吸引到具有極性相反電荷的物體表面，直至電荷被中和，靜電場消失為止。這是使用空氣離子控制靜電的基本原理。
但是，自然空氣所產(chǎn)生的正負(fù)離子數(shù)量太少，不能用于靜電控制，要中和靜電需要的離子濃度要高的多，通常要達(dá)到100,000/cm3 ~1,000,000/cm3.
空氣電離
人工產(chǎn)生空氣離子需要添加或奪取空氣分子的電子，有兩個基本途徑實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)：α射線以及電暈電離。
α射線電離。α射線離子發(fā)生器使用Po210作為放射源，它直接產(chǎn)生α粒子。α粒子實(shí)質(zhì)是一個氦原子核，與空氣分子碰撞后會將電子撞離出去約3cm，氣體分子就會失去電子成為正離子。游離的電子又會很快被中性的氣體分子所捕獲，形成負(fù)離子（見圖2）。
圖2 α射線離子形成：Po210產(chǎn)生α粒子撞擊氣體分子游離出電子
α射線離子發(fā)生器產(chǎn)生的正、負(fù)離子數(shù)量是總平衡的——每個被撞擊出電子的分子形成一個正離子，捕獲電子的分子形成一個負(fù)離子，這一點(diǎn)非常有利于在ESD非常敏感的器件的靜電控制的應(yīng)用。正、負(fù)離子的數(shù)量相等意味著離子發(fā)生器的平衡度為0V，可以將工作區(qū)任何物體上的靜電消除到0V。
α射線離子消除靜電商業(yè)化應(yīng)用主要包括爆炸燃燒危險環(huán)境和需要**平衡度的環(huán)境。但其處理成本相對昂貴，因?yàn)槊?43天，α射線離子發(fā)生器的功率會因?yàn)榉派湓吹乃p一半而衰減一半，通常它們必須每年更換。雖然α射線離子發(fā)生器已經(jīng)可靠使用了25年，但它們?nèi)匀皇钦芸氐漠a(chǎn)品，而且任何放射性物體都會引起人們的恐慌，因而α射線的離子化產(chǎn)品沒有像電暈電離的離子化產(chǎn)品一樣得到廣泛應(yīng)用。
電暈電離
電暈離子發(fā)生器使用高電壓**產(chǎn)生強(qiáng)電場，使電子遷移。由于固體或空氣中存在放射性物質(zhì)，大氣中會存在一些自由電子。正極強(qiáng)電場的作用下，會吸引這些電子向電離**移動。它們碰到空氣分子，后者被撞擊出更多的電子，失去電子的分子成為正離子。電場會將它們推離電離**，向中和的靜電荷移動。同樣，負(fù)電場從電離**推離自由電子，碰撞氣體分子后產(chǎn)生更多的自由電子，后者會被電離**附近的中性分子捕獲，產(chǎn)生負(fù)離子。負(fù)離子也會負(fù)電場的作用下遠(yuǎn)離電離**。
電暈電離通常不能提供α射線離子發(fā)生器所能夠提供的固有的離子平衡度。目前的方法只能是保證正負(fù)離子的數(shù)量大致相當(dāng)，而不能區(qū)分離子不同的活性和每一個電極所產(chǎn)生離子的速度。一些離子發(fā)生器，包括帶有監(jiān)測和反饋能力的離子化設(shè)備，可以給工作區(qū)提供長時間的離子平衡。離子平衡非常重要，因?yàn)橐粋€不平衡的離子發(fā)生器會讓孤立導(dǎo)體感應(yīng)帶電，讓使用者事與愿違。
