静電シールドの原理と電子回路における応用

静電シールド（せいでんシールド）とは、帯電している物体が、別の帯電していない物体に対して静電誘導を引き起こすのを遮るための物理的な処理であり、静電遮蔽とも呼ばれる。

原理

静電シールドの基本原理は、導体のもつ静電誘導の性質に基づいている。

正に帯電した物体Aが存在する場合、その周囲を中空導体Bで囲むと、静電誘導によって導体Bの内側には負の電荷が現れ、Bの外側には正の電荷が現れる。さらに外側にある、もともと帯電していない別の物体Cは、Bの外側に現れた正電荷の影響によって静電誘導を受け、Bに近い側に負の電荷、遠い側に正の電荷が生じる。この状態では、物体Cは帯電した物体Aの間接的な影響を受けている。

ここで、中空導体Bをアース（接地）すると、Bの外側に現れていた正電荷が大地へと流れ、外側の電界が消失する。その結果、もともと帯電していない物体Cは導体Bからの静電誘導を受けなくなり、物体Aからの電界的影響から完全に隔離される。

電子回路における応用

電子回路の分野において、スイッチングノイズなどの影響を受けると、静電誘導によって部品や回路内の寄生容量が帯電し、不要な電荷が蓄積される。蓄積された電荷がスパイク電流やスパイク電圧として急激に放電されると、半導体素子やフォトカプラ内のLEDなどが誤動作を引き起こす原因となる。

これを防止するため、保護したい部品や回路をアースされた導体で囲み、十分に大きい筐体へボンディングするか大地へ機能接地する手法が用いられる。これにより、外部からの電磁妨害（EMI）やノイズによって帯電した電荷を速やかに大地へ逃がし、回路の誤動作を回避することができる。

また、制御用の信号線と電力線が平行して配線されている環境では、電力線から発生するEMIが信号線に静電誘導を引き起こし、制御電流の乱れを招くことがある。こうした場合には、接地または筐体にボンディングされたシールド線を用いることで改善が図られる。シールド線は、実用的な静電シールドの一形態である。