Genera mekanismo de statika elektro

Kutime, statika elektro estas generita pro frotado aŭ indukto.

Frikcia senmova elektro estas generita per la movado de elektraj ŝargoj generitaj dum kontakto, frikcio aŭ apartigo inter du objektoj. La senmova elektro lasita de frotado inter konduktiloj estas kutime relative malforta, pro la forta konduktiveco de la konduktiloj. La jonoj generitaj per frikcio rapide moviĝos kune kaj neŭtraligos dum kaj ĉe la fino de la frikcioprocezo. Post frotado de la izolilo, pli alta elektrostatika tensio povas esti generita, sed la kvanto de ŝargo estas tre malgranda. Ĉi tio estas determinita de la fizika strukturo de la izolilo mem. En la molekula strukturo de izolilo, estas malfacile por elektronoj moviĝi libere libere de la ligado de la atomkerno, tiel ke frotado rezultigas nur malgrandan kvanton de molekula aŭ atoma jonigo.

Indukta statika elektro estas elektra kampo formita de la movo de elektronoj en objekto sub la ago de elektromagneta kampo kiam la objekto estas en elektra kampo. Indukta senmova elektro povas ĝenerale esti generita nur sur konduktiloj. La efiko de spacaj elektromagnetaj kampoj sur izoliloj povas esti ignorita.

Elektrostatika malŝarĝa mekanismo

Kio estas la kialo kial 220V-ĉefa elektro povas mortigi homojn, sed miloj da voltoj sur homoj ne povas mortigi ilin? La tensio trans la kondensilo renkontas la sekvan formulon: U=Q/C. Laŭ ĉi tiu formulo, kiam la kapacitanco estas malgranda kaj la kvanto de ŝargo estas malgranda, alta tensio estos generita. “Kutime, la kapacitanco de niaj korpoj kaj objektoj ĉirkaŭ ni estas tre malgranda. Kiam elektra ŝargo estas generita, malgranda kvanto de elektra ŝargo ankaŭ povas generi altan tension.”. Pro la malgranda kvanto de elektra ŝargo, dum malŝarĝo, la generita kurento estas tre malgranda, kaj la tempo estas tre mallonga. La tensio ne povas esti konservita, kaj la kurento falas en ekstreme mallonga tempo. “Ĉar la homa korpo ne estas izolilo, la senmovaj ŝargoj akumulitaj tra la korpo, kiam estas elflua vojo, konverĝos. Tial, ĝi sentas, ke la fluo estas pli alta kaj estas sento de elektra ŝoko." Post kiam statika elektro estas generita en konduktiloj kiel homaj korpoj kaj metalaj objektoj, la malŝarĝa kurento estos relative granda.

Por materialoj kun bonaj izolaj propraĵoj, unu estas, ke la kvanto de elektra ŝargo generita estas tre malgranda, kaj la alia estas ke la generita elektra ŝargo malfacilas flui. Kvankam la tensio estas alta, kiam ekzistas senŝargiĝo ie, nur la ŝargo ĉe la kontaktpunkto kaj ene de malgranda intervalo proksime povas flui kaj malŝarĝi, dum la ŝargo ĉe la nekontakta punkto ne povas elŝuti. Tial, eĉ kun tensio de dekoj de miloj da voltoj, la malŝarĝa energio ankaŭ estas nekonsiderinda.

Danĝeroj de statika elektro al elektronikaj komponantoj

Senmova elektro povas esti damaĝa alLEDs, ne nur la unika "patento" de LED, sed ankaŭ ofte uzataj diodoj kaj transistoroj faritaj el siliciaj materialoj. Eĉ konstruaĵoj, arboj kaj bestoj povas esti difektitaj de statika elektro (fulmo estas formo de statika elektro, kaj ni ne konsideros ĝin ĉi tie).

Do, kiel statika elektro damaĝas elektronikajn komponantojn? Mi ne volas iri tro malproksimen, nur parolante pri duonkonduktaj aparatoj, sed ankaŭ limigitaj al diodoj, transistoroj, IC-oj kaj LED-oj.

La difekto kaŭzita de elektro al duonkonduktaĵkomponentoj finfine implikas fluon. Sub la ago de elektra kurento, la aparato estas damaĝita pro varmo. Se estas kurento, devas esti tensio. Tamen, semikonduktaĵdiodoj havas PN-krucvojojn, kiuj havas tensiointervalon kiu blokas fluon kaj en la antaŭa kaj inversa indikoj. La antaŭa potenciala bariero estas malalta, dum la inversa potenciala bariero estas multe pli alta. En cirkvito, kie la rezisto estas alta, la tensio estas koncentrita. Sed por LED-oj, kiam la tensio estas aplikata antaŭen al la LED, kiam la ekstera tensio estas malpli ol la sojla tensio de la diodo (korespondanta al la larĝo de la materiala benda breĉo), ne estas antaŭa kurento, kaj la tensio estas tute aplikata al. la PN-krucvojo. Kiam la tensio estas aplikita al la LED inverse, kiam la ekstera tensio estas malpli ol la inversa paneotensio de la LED, la tensio ankaŭ estas aplikata al la PN-krucvojo tute. Ĉi-momente, ekzistas neniu tensiofalo en aŭ la misa lutjunto de la LED, la krampo, la P-areo, aŭ la N-areo! Ĉar ne estas fluo. Post kiam la PN-krucvojo estas rompita, la ekstera tensio estas dividita per ĉiuj rezistiloj en la cirkvito. Kie la rezisto estas alta, la tensio portita de la parto estas alta. Koncerne LED-ojn, estas nature, ke la PN-krucvojo portas la plej grandan parton de la tensio. La termika potenco generita ĉe la PN-krucvojo estas la tensiofalo trans ĝi multobligita per la nuna valoro. Se la nuna valoro ne estas limigita, troa varmo forbruligos la PN-krucvojon, kiu perdos sian funkcion kaj penetros.

Kial IC-oj relative timas statikan elektron? Ĉar la areo de ĉiu komponento en IC estas tre malgranda, la parazita kapacitanco de ĉiu komponento ankaŭ estas tre malgranda (ofte la cirkvitfunkcio postulas tre malgrandan parazitan kapacitancon). Tial, malgranda kvanto de elektrostatika ŝargo generos altan elektrostatikan tension, kaj la potenco-toleremo de ĉiu komponanto estas kutime tre malgranda, do elektrostatika malŝarĝo povas facile damaĝi la IC. Tamen, ordinaraj diskretaj komponantoj, kiel ordinaraj malgrand-potencaj diodoj kaj malgrandaj potencaj transistoroj, ne tre timas senmovan elektron, ĉar ilia peceta areo estas relative granda kaj ilia parazita kapacitanco estas relative granda, kaj ne estas facile amasigi altajn tensiojn sur. ilin en ĝeneralaj senmovaj agordoj. Malaltpotencaj MOS-transistoroj estas emaj al elektrostatika difekto pro sia maldika pordega oksidtavolo kaj malgranda parazita kapacitanco. Ili kutime forlasas la fabrikon post fuŝkontakto de la tri elektrodoj post pakado. En uzo, estas ofte postulate forigi la mallongan itineron post kiam veldado estas kompletigita. Pro la granda peceta areo de alt-potencaj MOS-transistoroj, ordinara statika elektro ne difektos ilin. Do vi vidos, ke la tri elektrodoj de potencaj MOS-transistoroj ne estas protektitaj per mallongaj cirkvitoj (fruaj fabrikantoj ankoraŭ fuŝkontaktis ilin antaŭ ol eliri la fabrikon).

LED fakte havas diodon, kaj ĝia areo estas tre granda relative al ĉiu komponento ene de la IC. Tial, la parazita kapacitanco de LED-oj estas relative granda. Tial, statika elektro en ĝeneralaj situacioj ne povas damaĝi LED-ojn.

Elektrostatika elektro en ĝeneralaj situacioj, precipe sur izoliloj, povas havi altan tension, sed la kvanto de malŝarĝa ŝargo estas ekstreme malgranda, kaj la daŭro de la malŝarĝa kurento estas tre mallonga. La tensio de la elektrostatika ŝargo induktita sur la direktisto eble ne estas tre alta, sed la malŝarĝa kurento povas esti granda kaj ofte kontinua. Ĉi tio estas tre malutila al elektronikaj komponantoj.

Kial statika elektro damaĝasLED-blatojne ofte okazas

Ni komencu per eksperimenta fenomeno. Metala fera plato portas 500V statikan elektron. Metu la LED sur la metala plato (atentu la lokigan metodon por eviti la sekvajn problemojn). Ĉu vi pensas, ke la LED estos difektita? Ĉi tie, por damaĝi LED-on, ĝi kutime devas esti aplikata kun tensio pli granda ol ĝia paneotensio, kio signifas, ke ambaŭ elektrodoj de la LED devas samtempe kontakti la metalan platon kaj havi tension pli grandan ol la paneotensio. Ĉar la fera plato estas bona konduktilo, la induktita tensio trans ĝi estas egala, kaj la tiel nomata 500V-tensio estas relativa al la grundo. Tial, ne estas tensio inter la du elektrodoj de la LED, kaj nature ne estos damaĝo. Krom se vi kontaktas unu elektrodon de LED per fera plato, kaj konektu la alian elektrodon per konduktilo (mano aŭ drato sen izolaj gantoj) al grundo aŭ aliaj konduktiloj.

La supra eksperimenta fenomeno memorigas al ni, ke kiam LED estas en elektrostatika kampo, unu elektrodo devas kontakti la elektrostatikan korpon, kaj la alia elektrodo devas kontakti la teron aŭ aliajn konduktilojn antaŭ ol ĝi povas esti difektita. En efektiva produktado kaj aplikado, kun la malgranda grandeco de LED-oj, malofte ekzistas ŝanco ke tiaj aferoj okazos, precipe en aroj. Hazardaj eventoj eblas. Ekzemple, LED estas sur elektrostatika korpo, kaj unu elektrodo kontaktas la elektrostatikan korpon, dum la alia elektrodo estas ĵus suspendita. En ĉi tiu tempo, iu tuŝas la suspenditan elektrodon, kiu povas damaĝi laLED Lumo.

La supra fenomeno diras al ni, ke elektrostatikaj problemoj ne povas esti ignoritaj. Elektrostatika malŝarĝo postulas konduktan cirkviton, kaj ne estas damaĝo se estas senmova elektro. Kiam nur tre malgranda kvanto da elfluado okazas, la problemo de hazarda elektrostatika damaĝo povas esti pripensita. Se ĝi okazas en grandaj kvantoj, ĝi pli verŝajne estas problemo de blato poluado aŭ streĉo.