Elektrostatische Entladung ist ein ernstes Problem in der Elektronik des festen Zustands wie integrierte Stromkreise. Einheitliche Stromkreise werden von Halbleiter-Materialien wie Silikon- und Dämmstoffe wie Silikondioxyd gemacht. Jedes dieser Materialien kann Dauerschaden, wenn unterworfen, Hochspannungen ertragen; infolgedessen gibt es jetzt mehrere Antistatikeinrichtungen, die Hilfe statisch verhindert, entwickeln sich.

Ursachen von ESD

Eine der Ursachen von ESD Ereignissen ist statische Elektrizität. Statische Elektrizität wird häufig durch tribocharging, die Trennung von elektrischen Anklagen erzeugt, die vorkommt, wenn zwei Materialien in den Kontakt gebracht und dann getrennt werden. Beispiele von tribocharging schließen das Wandern auf einem Teppich, die Reibung eines Plastikkamms gegen das trockene Haar, Reibung eines Ballons gegen einen Pullover, das Steigen von einem Stoff-Autositz oder Entfernen einiger Typen des Plastikverpackens ein. In allen diesen Fällen läuft die Reibung zwischen zwei Materialien auf tribocharging hinaus, so einen Unterschied des elektrischen Potenzials schaffend, das zu einem ESD Ereignis führen kann.

Eine andere Ursache des ESD-Schadens ist durch die elektrostatische Induktion. Das kommt vor, wenn ein elektrisch beladener Gegenstand in der Nähe von einem leitenden vom Boden isolierten Gegenstand gelegt wird. Die Anwesenheit des beladenen Gegenstands schafft ein elektrostatisches Feld, das elektrische Anklagen auf der Oberfläche des anderen Gegenstands verursacht neu zu verteilen. Wenn auch sich die elektrostatische Nettoanklage des Gegenstands nicht geändert hat, hat es jetzt Gebiete von negativen und positiven Überanklagen. Ein ESD Ereignis kann vorkommen, wenn der Gegenstand in Kontakt mit einem leitenden Pfad eintritt. Zum Beispiel können beladene Gebiete auf den Oberflächen von Styropor-Tassen oder Taschen Potenzial auf nahe gelegenen ESD empfindlichen Bestandteilen über die elektrostatische Induktion veranlassen, und ein ESD Ereignis kann vorkommen, wenn der Bestandteil mit einem metallischen Werkzeug berührt wird.

Typen von ESD

Die sensationellste Form von ESD ist der Funken, der vorkommt, wenn ein schweres elektrisches Feld einen ionisierten leitenden Kanal in Luft schafft. Das kann geringe Unbequemlichkeit Leuten, strengen Schaden an der elektronischen Ausrüstung, und Feuer und Explosionen verursachen, wenn die Luft brennbares Benzin oder Partikeln enthält.

Jedoch kommen viele ESD Ereignisse ohne einen sichtbaren oder hörbaren Funken vor. Eine Person, die eine relativ kleine elektrische Anklage trägt, kann keine Entladung fühlen, die genügend ist, um empfindliche elektronische Bestandteile zu beschädigen. Einige Geräte können durch Entladungen so klein beschädigt werden wie 30V. Diese unsichtbaren Formen von ESD können völlige Gerät-Misserfolge oder weniger offensichtliche Formen der Degradierung verursachen, die die langfristige Zuverlässigkeit und Leistung von elektronischen Geräten betreffen kann. Die Degradierung in einigen Geräten kann offensichtlich bis gut in ihr Dienstleben nicht werden.

Funken

Ein Funken wird ausgelöst, wenn die elektrische Feldkraft etwa 4-30 kV/cm — die dielektrische Feldkraft von Luft überschreitet. Das kann eine sehr rasche Zunahme in der Zahl von freien Elektronen und Ionen in der Luft verursachen, provisorisch die Luft veranlassend, ein elektrischer Leiter in einem Prozess genannt dielektrische Depression plötzlich zu werden.

Vielleicht ist das am besten bekannte Beispiel eines natürlichen Funkens ein Blitzschlag. In diesem Fall ist der potenzielle Unterschied zwischen einer Wolke und Boden, oder zwischen zwei Wolken, normalerweise Hunderte von Millionen von Volt. Der resultierende Strom, der durch die ionisierte Luft fließt, verursacht eine explosive Ausgabe der Energie. Auf einer viel kleineren Skala können sich Funken in Luft während elektrostatischer Entladungen von beladenen Gegenständen formen, die zu nur 380 V (das Gesetz von Paschen) beladen werden.

Die Atmosphäre der Erde besteht aus 21-%-Sauerstoff (O) und 78-%-Stickstoff (N). Während einer elektrostatischen Entladung wird die vorläufige Atmosphäre elektrisch überbetont. Die diatomic Sauerstoff-Moleküle werden gespalten, und verbinden sich dann wieder, um Ozon (O) zu bilden, der nicht stabil ist, oder mit Metallen und organischer Sache reagiert. Wenn die elektrische Betonung hoch genug ist, können sich Stickstoff-Oxyde (NOx) formen. Beide Produkte sind für Tiere toxisch, und Stickstoff-Oxyde sind für das Stickstoff-Fixieren notwendig. Ozon greift die ganze organische Sache durch ozonolysis an und wird in der Wasserreinigung verwendet.

Funken können ernste Explosionen wegen der hohen in einem Funken erreichten Temperaturen verursachen. Methan und Kohlenstaub-Explosionen sind durch elektrostatische Entladungen verursacht worden. Die Hindenburg Katastrophe ist zugeschrieben worden, um Entladung zu befeuern, die feuergefährliche Tafeln entzündet, die mit thermite verdorben sind, der kräftig, gewaltsam, und äußerst schnell gebrannt hat, der schließlich zum Zünden von Wasserstoffbenzin zurückgehalten geführt hat oder vom Luftschiff zurzeit leckend. Das Schiff hatte gerade ein Gewitter durchgeführt und kann deshalb eine große Anklage erworben haben. Entladung ist vermutlich vorgekommen, als sich festmachende Taue fallen gelassen waren, als sie eingegangen ist, um in New Jersey 1937 zu landen.

Korona-Entladung

Eine Korona-Entladung kommt zwischen einer hoch gekrümmten Elektrode, zum Beispiel der Tipp einer Nadel oder einer kleinen Diameter-Leitung, und einer Elektrode der niedrigen Krümmung wie ein flacher Teller vor. Die hohe Krümmung erzeugt einen hohen potenziellen Anstieg um eine Elektrode.

Pinselentladung

Eine Pinselentladung kommt zwischen einer Elektrode mit einer Krümmung zwischen 5 Mm und 50 Mm und einer Stromspannung von ungefähr 500 kV/m vor. Die resultierenden Entladungspfade haben die Gestalt einer Bürste.

Schaden-Verhinderung in der Elektronik

Die Verhinderung von ESD stützt auf Electrostatic Protective Area (EPA). EPA kann eine kleine Arbeitsstation oder ein großes Produktionsgebiet sein. Der Hauptgrundsatz eines EPA ist, dass es keine hoch stürmenden Materialien in der Nähe von der ESD empfindlichen Elektronik gibt, werden alle leitenden Materialien niedergelegt, Arbeiter werden niedergelegt, und die Anklage-Zunahme auf der ESD empfindlichen Elektronik wird verhindert. Internationale Standards werden verwendet, um typischen EPA zu definieren, und können zum Beispiel von International Electrotechnical Commission (IEC) oder American National Standards Institute (ANSI) gefunden werden.

Die ESD Verhinderung innerhalb eines EPA kann das Verwenden passendes ESD-sicheres sich verpacken lassendes Material, der Gebrauch von leitenden Glühfäden auf von Zusammenbau-Arbeitern getragenen Kleidungsstücken einschließen, Handgelenk-Riemen und Fußriemen führend, um Hochspannungen davon abzuhalten, auf den Körpern von Arbeitern, antistatischen Matten oder leitenden Bodenbelag-Materialien anzuwachsen, um schädliche elektrische Anklagen weg vom Arbeitsbereich und der Feuchtigkeitskontrolle zu führen. Feuchte Bedingungen verhindern elektrostatische Anklage-Generation, weil die dünne Schicht der Feuchtigkeit, die auf den meisten Oberflächen anwächst, dient, um elektrische Anklagen zu zerstreuen.

Ion-Generatoren werden manchmal verwendet, um Ionen in den umgebenden Propellerwind einzuspritzen. Ionisationssysteme helfen, beladene Oberflächengebiete auf insulative oder dielektrischen Materialien für neutral zu erklären. Für die Triboelectric-Aufladung anfällige Dämmstoffe sollten weg von empfindlichen Geräten behalten werden, um zufällige Aufladung von Geräten durch die Induktion zu verhindern. Auf dem Flugzeug werden statische Entlader auf den Hinterkanten von Flügeln und anderen Oberflächen verwendet.

Hersteller und Benutzer von einheitlichen Stromkreisen müssen Vorsorge treffen, um ESD zu vermeiden. ESD Verhinderung kann ein Teil des Geräts selbst sein und Sonderanfertigungstechniken für den Gerät-Eingang und die Produktionsnadeln einschließen. Außenschutzbestandteile können auch mit dem Stromkreis-Lay-Out verwendet werden.

Wegen der dielektrischen Natur des Elektronik-Bestandteils und der Bauteile kann elektrostatische Aufladung nicht während des Berührens von Geräten völlig verhindert werden. Die meisten ESD empfindlichen elektronischen Bauteile und Bestandteile sind auch so klein, dass Herstellung und das Berühren mit der automatisierten Ausrüstung gemacht werden. ESD Verhinderungstätigkeiten sind deshalb mit jenen Prozessen wichtig, wo Bestandteil Ausrüstungsoberflächen berührt. Außerdem ist es wichtig, ESD zu verhindern, wenn elektrostatische Entladung empfindlicher Bestandteil mit anderen leitenden Teilen des Produktes selbst verbunden wird. Eine effiziente Weise, ESD zu verhindern, soll Materialien verwenden, die nicht zu leitend sind, aber statische Anklagen weg langsam führen werden. Diese Materialien werden statischen dissipative genannt und haben Werte des spezifischen Widerstands im Rahmen 10 bis 10 Ohm-Meter. Materialien in der automatisierten Herstellung, die leitende Gebiete von ESD empfindlich elektronisch berühren wird, sollten aus dem dissipative Material gemacht werden, und das dissipative Material muss niedergelegt werden.

Simulation und für elektronische Geräte prüfend

Glühfäden von vielfachen Entladungen von einer Rolle von Tesla.]]

Für die Empfänglichkeit von elektronischen Geräten zu ESD vom menschlichen Kontakt, einem ESD Simulator mit einem speziellen Produktionsstromkreis zu prüfen, hat gerufen das menschliche Körpermodell (HBM) wird häufig verwendet. Das besteht aus einem Kondensator der Reihe nach mit einem Widerstand. Der Kondensator wird zu einer angegebenen Hochspannung von einer Außenquelle beladen, und dann plötzlich durch den Widerstand in ein elektrisches Terminal des Geräts unter dem Test entladen. Eines der am weitesten verwendeten Modelle wird im JEDEC 22-A114-B Standard definiert, der einen 100 picofarad Kondensator und einen 1500-Ohm-Widerstand angibt. Andere ähnliche Standards sind MIL-STD-883 Methode 3015, und der ESD der ESD Vereinigung STM5.1. Für das Benehmen zu Standards von Europäischer Union für die Informationstechnologieausrüstung der IEC 61000 4 wird 2 Testspezifikation verwendet. Richtlinien und Voraussetzungen werden für die Testzellgeometrie, Generator-Spezifizierungen gegeben, prüfen Niveaus, Entladungsrate und Wellenform, Typen und Punkte der Entladung auf dem "Opfer"-Produkt und funktionelle Kriterien, um Produktüberlebensfähigkeit zu messen.

Ein Test von Charged Device Model (CDM) wird verwendet, um den ESD zu definieren, dem ein Gerät widerstehen kann, wenn das Gerät selbst eine elektrostatische Anklage hat und sich wegen des Metallkontakts entlädt. Dieser Entladungstyp ist der allgemeinste Typ von ESD in elektronischen Geräten und verursacht die meisten ESD Schäden in ihrer Herstellung. CDM Entladung hängt hauptsächlich von parasitischen Rahmen der Entladung ab und ist stark abhängig von der Größe und dem Typ des Teilpakets. Eines der am weitesten verwendeten CDM Simulierungstestmodelle wird durch den JEDEC definiert.

Andere standardisierte ESD-Teststromkreise schließen den folgenden ein:

• Maschinenmodell (MM)
• Übertragungslinienpuls (TLP)

Siehe auch

• Antistatikeinrichtung
• Rat von Automotive Electronics, der in einigen seiner Standards, ESD Testqualifikationsvoraussetzungen für elektronische Bestandteile definiert, die in Fahrzeugen verwendet sind
• Dielektrischer Radioempfänger
• Elektrischer Kreisbogen
• Elektromagnetischer Puls
• Elektrostatische Entladungsvereinigung
• Elektrostatischer Voltmeter
• Katastrophe von Hindenburg
• Latchup, um von Halbleiter-Geräten, ESD und latchup zu prüfen, werden zusammen allgemein betrachtet
• Funken-Lücke
• Zündkerze
• Statische Elektrizität
• Maschine von Wimshurst
• Danglemayer, G. Theodore, ESD Programm-Management: Eine Realistische Annäherung an die Dauernde Messbare Verbesserung in der Statischen internationalen Kontrollstandardbuchnummer 0-412-13671-6

Links

• Elektrostatische Entladungsvereinigung Eine freiwillige Berufsvereinigung hat dem Vorrücken der Theorie und Praxis der elektrostatischen Entladung (ESD) Aufhebung in der Elektronik gewidmet
• Elektrostatische Entladung von allen über Stromkreise
• Depression und das Befeuern durch Richard Fitzpatrick, Universität Texas
• Elektrostatische Entladung (ESD) - www.siliconfareast.com
• Statische Elektrizitätsursache und Effekten - Anthony Q. Testone & Harold Schwarner
• ESD Grundlagen-Tutorenkurs
• ESD Unterdrückung führt für allgemeine elektronische Anwendungen
• ESD Schutzanwendung bemerkt