Aproape fiecare persoană care se confruntă cu rezultatele electricității statice. Iată câteva exemple: pieptene de plastic pieptene parul conduce la faptul că stau parul „la capăt“; Scoaterea haine din lână sau mersul pe jos pe un covor, apoi atingeți un mâner de ușă conduce la o scânteie și pe termen scurt „înțepătură“; sintetice pentru îmbrăcăminte de uscare de multe ori duce la adeziunea sa. Toate aceste cazuri din viața de zi cu zi obișnuită, iar oamenii nu sunt conștienți de faptul că de multe ori acestea pot provoca deteriorarea componentelor electronice.
Statica și descărcarea lui însoțitorul electrostatice (ESD = descărcări electrostatice) deteriorează componentele electronice în fiecare zi. În timp ce IC (circuit integrat) poate fi relativ ieftin, repararea dispozitiv electronic folosind acest IP, poate fi destul de costisitoare.
De exemplu, atunci când trebuie să-l livreze la dispozitivul electronic al sistemului în centrul de serviciu, face un diagnostic, pentru a determina cauza eșecului și reparații pentru a rezolva problema. Toate acestea necesită atât costurile umane și financiare substanțiale.
informații istorice
Fenomenul electricității statice și efectele sale au fost cunoscute pentru a omenirii pentru o lungă perioadă de timp. Înapoi în anii 1400 în timpul construcției multor fortificații din Europa și Caraibe în curs de dezvoltare și folosind instrumente pentru a preveni descărcările statice, care se aprinde praful de pușcă. Cu toate acestea, fenomenele de electricitate statică nu acorde o atenție serioasă până în secolele XVII-XVIII. Acesta a fost în acest moment, mulți oameni de știință au fost experimente cu acumularea taxelor, conservarea și inflamarea diferitelor substanțe lor prin intermediul unei descărcări scânteie. Dar numai în timpul revoluției industriale (aspectul exterior al motorului cu aburi), electricitatea statică a fost descrisă, testate și măsurate. Activitatea în acest domeniu a fost realizat Otto Fon Gerike, Sharl Fransua Du Fay, Alessandro Volta și alți oameni de știință. S-ar părea că în continuare interes pentru studiul electricității statice a fost pierdut după inventarea bateriei de curent continuu. Statica, văzută în principal de lucru ca cel mai puțin important. Cu toate acestea, cu mecanizarea proceselor de producție, o serie de mașini care funcționează la viteze mari și folosind o transmisie prin curea, generând o cantitate mare de electricitate statică. deversări statice devin inițiatori de incendiu în hârtie și textile mori, fabrici de morărit și fabrici producătoare de muniție. Static lovit muncitorii, ceea ce a dus la un prejudiciu la locul de muncă. Asigurarea siguranței atât a producției și a personalului de operare necesită un studiu mai detaliat al acestei probleme.
Mai târziu, taxa statică a fost folosită în diverse domenii: copierea documentelor, producție pictura, tehnologii de purificare, industria alimentară (panificație și carne de producție).
În 50-e ai secolului trecut producția și utilizarea de materiale plastice. Sa dovedit faptul că majoritatea materialelor plastice se pot acumula sarcini statice și, prin urmare, pentru a atrage o varietate de poluare, care cauzează o varietate de probleme de producție.
Inventarea tranzistorului în 1947 a condus la o nouă eră în domeniul electronicii. Distribuția lor pe scară largă și utilizarea efectelor contabile necesare electricității statice. La acel moment, ca dispozitiv de timpuriu conceput pentru uz casnic, sunt relativ mari și rezistente la influențe externe, miniaturizarea în industriile militare și aerospațiale au cerut crearea unor dispozitive mai sensibile. Cerințe Doar în acest moment, experții militari au dezvoltat pentru ambalarea și dispozitivele sensibile la electricitate statică mai târziu incluse în lista MIL, standardelor IPC.
In 1958 a inventat primul circuit integrat, care este conținut pe un singur cip de material semiconductor, tranzistori, rezistențe, condensatori și alte elemente, și după două decenii de circuite integrate, cu sute sau mii de tranzistori pe un singur cip. Deoarece dimensiunea dispozitivului a fost redus în mod substanțial, sensibilitatea acestor componente la electricitatea statică este semnificativ crescută. În 1979 a fondat / Asociația ESD EOS pentru studiul problemelor și a personalului de formare statică.
În 80-e au fost prezentate dispozitive mai mici, chiar și noi tehnologii pentru producerea acestora. Mii gate tranzistori cu efect de câmp au fost plasate pe un singur cip. Circuite integrate sunt din ce în ce mai frecvente peste aparatele de uz casnic și electronice industriale. Calculatoarele au devenit o parte integrantă de articole de afaceri și de uz casnic.
circuite integrate moderne pot include miliarde de elemente pe un singur cip (IIA -până 100, ICI - 1000, BIS - 10000, VLSI - până la 1 milion la 1 miliard de Ubisa, GBIS peste 1 miliard), dar în prezent GBIS greu de folosit. De exemplu, procesoare Intel Pentium 4 conține cele mai recente versiuni de doar câteva sute de milioane de tranzistori pe un singur cip. Miniaturizarea produselor este rezultatul faptului că cipurile sunt mai rapide, consumă mai puțină energie sunt mai ieftine (Fig. 1).
Fig. 1. Legea lui Moore
Având în vedere că distanța dintre componentele este redusă, descărcarea electrostatică devine mai ușor să penetreze izolare mai subțire și astfel începe lanțul de evenimente care duc la deteriorarea sau chiar distruge dispozitivul. Cu alte cuvinte, elementele mai mici de componente electronice, cu atât crește riscul de deteriorare de la descărcări electrostatice. Tabelul 1 prezintă tensiunea maximă admisibilă a lungimii poarta FET în ani diferiți.
Tabelul 1. Dependența tensiunii maxime a lungimii poarta FET în ani diferiți
În viitor, va fi creat scheme, care conține un număr mare de elemente care vor avea o sensibilitate mai mare la încărcare statică și electrostatice. Conform legii lui Moore (unul dintre fondatorii Intel), derivate în 1965, pe baza observațiilor empirice, numărul de tranzistori pe un cip se dubleaza la fiecare 18-24 de luni. Această tendință a fost observată timp de mai mult de o jumătate de secol, și nu există nici un motiv pentru a pretinde că va opri în viitorul apropiat.
Experții estimează pierderea medie datorită electricității statice în intervalul de 8-33% (Tabelul 2). anuală totală a daunelor industriei la nivel mondial este estimat la miliarde de dolari. Prețul unei componente deteriorate poate varia de la câțiva cenți, de exemplu, pentru o diodă simplu, la câteva sute de dolari pentru circuite integrate complexe hibride. Cu toate acestea, dacă numărul și se adaugă la costul de acest diagnostic, repararea, costurile de transport, costurile de regie, valoarea finală a daunelor este multiplicat. Prin urmare, este important să se știe cum este electricitatea statică și de încărcare electrostatică, și cel mai important, pentru a putea combate aceste fenomene.
Tabelul 2. Pierderi statistice din electricitatea statică
fundamente fizice ale electricității statice
electricitate statică - un set de fenomene asociate cu apariția, păstrarea și relaxarea sarcinii electrice libere pe suprafața sau în cea mai mare parte a dielectrice, sau pe conductoare izolate. Putem spune că curentul electric - o sarcină statică, trecut printr-un fir de la baterie de curent continuu. Putem compara taxa sau transportul imobilă taxa static sau dinamic, cu o tensiune constantă în firele care vin de la baterie.
Atom este format din protoni, electroni și neutroni. Protonii au o sarcină pozitivă, electroni negativi și neutroni - o particulă care are nici o taxă. În cazul în care atomul are același număr de electroni și protoni, sarcinile pozitive și negative se anulează reciproc. În acest caz, atomul este neutru. Dacă un atom primește un electron, acesta devine încărcat negativ, dacă atomul pierde un electron, acesta devine încărcat pozitiv, respectiv.
Ca rezultat, putem spune că acuzațiile pozitive sau negative, în cazul în care apar există un deficit sau un exces de electroni, prin rotație în orbita atomului.
Fig. 2. Tipurile de atomi
Vizual, un câmp electrostatic poate fi reprezentat ca un grup de linii electrice care încep cu o sarcină pozitivă și se termină în negativ. Ne amintim cu toții de la școală curs de fizica, cum ar fi faptul că taxele resping reciproc și opuse taxe atrage reciproc. Acesta este un rezultat al acțiunii câmpului electric. Toate obiectele încărcate au un câmp în jurul său (Figura 3).
Fig. 3. acțiunea câmpului electric
Exemplu: pieptănat cu un pieptene de plastic. păr pieptene și devin încărcat, astfel încât părul este atras de hairbrush sau pieptene pot lipi o bucată de hârtie.
METODE de încărcare facilități
Triboelektrizatsiya
electricitate statică Cea mai este generată triboelektrizatsiey.
Tribolectricitatea (din tribos grecești -. Frecare) - un fenomen apariția sarcinilor electrice prin frecare. Observat la comun de alunecare între două dielectrice, semiconductori sau metale de diferite compoziții chimice sau aceeași compoziție, dar de diferite densități, metalele de frecare ale dielectrici, frecarea a două izolatoare similare de dielectrici lichizi de fricțiune reciproc sau pe suprafața solidelor și altele. Este electrificate ambele organisme. tarifele lor sunt egale în mărime și în semn opus.
taxa triboelectrică se produce atunci când cele două materiale sunt în contact unul cu celălalt și apoi separate unul de celălalt. Astfel, materialele pot fi solid, lichid sau gazos. Taxe (electroni) sunt redistribuite între materialele, lăsând un material cu o sarcină pozitivă, iar celălalt un negativ (Figura 4). Din moment ce fiecare obiect are miliarde de electroni, taxa pe obiectele de valoare poate ajunge la valori semnificative. taxa triboelectrică este cel mai frecvent în formarea și acumularea de încărcare statică (Figura 5).
Fig. 4. taxa triboelectrică (transfer de electroni)
Fig. 5. Educație taxă triboelectrică
Un exemplu este lucrurile cele mai de bază: mersul pe jos este una dintre cele mai mari surse de încărcare triboelectrică. Când mersul pe jos, talpa pantofului intră în contact cu învelișul podelei, și apoi separarea lor ulterioară (Figura 6). Astfel, această acțiune are loc în mod repetat. Corpul uman este un bun conductor, care îi permite să efectueze și să acumuleze cheltuieli generate în timpul separării celor două materiale. Un alt exemplu poate fi benzi transportoare, curele de transmisie și alte părți mobile ale mașinilor și mecanismelor, care devin o sursă de încărcare triboelectrică.
Fig. 6. Procedeu triboelectric formarea încărcării electrostatice
Niveluri format atunci când potențialul persoanei de acțiuni ordinare sunt prezentate în tabelul 3.
Tabelul 3. Exemple de formare a încărcării electrostatice, și nivelul potențial care rezultă atunci când acțiunea persoană obișnuită
umiditatea relativă
Valoarea taxei generată depinde de tipul de materiale, de mediu și a ratei de separare a materialului (Fig. 8). Materialele plastice, cum ar fi, de a genera electricitate statică, de multe ori mai puternice decât materiale conductoare. Un bun exemplu este un material izolator cum ar fi o bandă panglică din plastic. Vă rugăm să rețineți că mizeria tinde să banda de plastic ori de câte ori există separarea de rola (Figura 7). Acest lucru se datorează faptului că banda este generată de sarcina statică în timpul separării materialelor. Cu o centură încărcată poate fi ridicată bucată de hârtie.
Fig. 7. Formarea încărcării electrostatice
Fig. 8. Gama triboelectrică de materiale
polarizare
Polarizarea - compensarea sarcinilor electrice pozitive și negative în direcții opuse. Polarizarea are loc sub influența unui câmp electric sau a altor factori de mediu, cum ar fi solicitările mecanice.
În acest caz, toate sarcinile pozitive curg într-o singură zonă, și toată sarcina negativa - la alta. În acest caz, materialul trebuie să aibă proprietăți de conductivitate electrică.
Exemplu: să ne ia în considerare procesul de polarizare în mai multe etape. În primul material conductor neintemeiata, de exemplu, un circuit integrat este plasat într-un câmp al unui obiect încărcat, cum ar fi un pahar de plastic (Fig. 9). Câmpul electrostatic determină polarizarea sticlei pe un circuit integrat, ceea ce conduce la o redistribuire a taxelor pe corpul său. În cazul în care cip care poate fi într-un câmp electrostatic, atinge solul (de exemplu, mâinile operatorului cu o brățară de împământare) sau alt obiect încărcat cu un potențial diferit, taxa de polarizare merge în pământ. Acest lucru va provoca un dezechilibru obiect neutru anterior și va fi perceput.
Fig. 9. polarizare
Inducție - procesul prin care câmpul electromagnetic induce o sarcină pe obiect conductor spațiate strâns, fără contact direct cu acesta. Când porțiunea conductorului este perpendiculară pe câmp, conductorul electric generat tok.Induktsiya ca generator convertește mișcarea mecanică în energie electrică (fig.10).
Fig. 10. Inducerea
conductibilitate
Conductivitate - capacitatea organismului de a trece un curent electric atunci când un câmp electric cât și cantitatea fizică, caracterizează cantitativ această capacitate.