Elektrizitate estatikoa sortzeko mekanismoa

Normalean, elektrizitate estatikoa marruskadura edo indukzioagatik sortzen da.

Marruskadura estatikoa bi objekturen arteko kontaktuan, marruskaduran edo bereizketan sortutako karga elektrikoen mugimenduaren ondorioz sortzen da. Eroaleen arteko marruskadurak uzten duen elektrizitate estatikoa nahiko ahula izan ohi da, eroaleen eroankortasun handia dela eta. Marruskadurak sortutako ioiak azkar mugituko dira elkarrekin eta neutralizatuko dira marruskadura prozesuan zehar eta amaieran. Isolatzailearen marruskaduraren ondoren, tentsio elektrostatiko handiagoa sor daiteke, baina karga-kopurua oso txikia da. Hori isolatzailearen egitura fisikoak berak zehazten du. Isolatzaile baten egitura molekularrean, elektroiak nukleo atomikoaren loturatik libre mugitzea zaila da, beraz, marruskadurak ionizazio molekular edo atomiko txiki bat besterik ez du eragiten.

Elektrizitate estatiko induktiboa objektu batean eremu elektromagnetiko baten eraginpean elektroien mugimenduak sortzen duen eremu elektrikoa da, objektua eremu elektriko batean dagoenean. Elektrizitate estatiko induktiboa, oro har, eroaleetan soilik sor daiteke. Eremu elektromagnetiko espazialek isolatzaileetan duten eragina alde batera utzi daiteke.

Deskarga elektrostatikoen mekanismoa

Zein da 220 V-ko sareko elektrizitateak jendea hil dezakeenaren arrazoia, baina milaka volt-ek ezin ditzaketela hil? Kondentsadorearen tentsioak formula hau betetzen du: U=Q/C. Formula honen arabera, kapazitatea txikia denean eta karga-kopurua txikia denean, tentsio altua sortuko da. «Normalean, gure gorputzen eta gure inguruko objektuen kapazitatea oso txikia da. Karga elektrikoa sortzen denean, karga elektriko txiki batek ere tentsio altua sor dezake”. Karga elektrikoaren kopuru txikia dela eta, deskargatzean, sortutako korrontea oso txikia da, eta denbora oso laburra da. Tentsioa ezin da mantendu, eta korrontea oso denbora laburrean jaisten da. “Giza gorputza isolatzailea ez denez, gorputzean zehar metatutako karga estatikoek, deskarga-bidea dagoenean, bat egingo dute. Horregatik, korrontea handiagoa dela eta deskarga elektrikoaren sentsazioa dagoela ematen du”. Giza gorputzetan eta metalezko objektuetan elektrizitate estatikoa sortu ondoren, deskarga-korrontea nahiko handia izango da.

Isolamendu propietate onak dituzten materialen kasuan, bata da sortutako karga elektrikoaren kantitatea oso txikia dela, eta bestea, sortutako karga elektrikoa zaila dela isurtzen. Tentsioa altua den arren, nonbait deskarga-bide bat dagoenean, kontaktu-puntuan eta gertuko tarte txiki baten barruan dagoen karga soilik isur daiteke eta deskargatu daiteke, kontaktu gabeko puntuan dagoen karga ezin da deskargatu. Horregatik, nahiz eta hamarnaka mila voltioko tentsioa izan, deskarga-energia ere arbuiagarria da.

Elektrizitate estatikoaren arriskuak osagai elektronikoentzat

Elektrizitate estatikoa kaltegarria izan daitekeLEDs, ez bakarrik LED-en "patente" berezia, baizik eta siliziozko materialez egindako diodo eta transistoreak ere erabiltzen diren. Eraikinak, zuhaitzak eta animaliak ere elektrizitate estatikoak kaltetu ditzake (tximista elektrizitate estatiko modu bat da, eta ez dugu kontuan hartuko hemen).

Beraz, nola kaltetzen ditu elektrizitate estatikoak osagai elektronikoak? Ez dut urrutira joan nahi, gailu erdieroaleei buruz hitz egitean, baina baita diodoetara, transistoreetara, ICetara eta LEDetara mugatuta ere.

Elektrizitateak osagai erdieroaleei eragindako kalteak korrontea dakar azken finean. Korronte elektrikoaren eraginez, gailua hondatzen da beroaren ondorioz. Korronte bat badago, tentsio bat egon behar du. Hala ere, diodo erdieroaleek PN junturak dituzte, eta korrontea blokeatzen duten tentsio-esparrua dute bai aurrera zein alderantzizko noranzkoan. Aurrerako potentzial-hesia baxua da, alderantzizko potentzial-hesia, berriz, askoz handiagoa. Zirkuitu batean, non erresistentzia handia den, tentsioa kontzentratzen da. Baina LEDetarako, tentsioa LEDari aurrera egiten zaionean, kanpoko tentsioa diodoaren atalasearen tentsioa baino txikiagoa denean (materialaren banda-hutsunearen zabalerari dagokiona), ez dago aurrerako korronterik eta tentsioa aplikatzen da. PN bidegurutzea. LEDari tentsioa alderantziz aplikatzen zaionean, kanpoko tentsioa LEDaren alderantzizko matxura tentsioa baino txikiagoa denean, tentsioa PN junturari ere aplikatzen zaio guztiz. Momentu honetan, ez dago tentsio-jaitsierarik LED-aren soldadura-juntura akastunetan, euskarrian, P eremuan edo N eremuan! Korronterik ez dagoelako. PN juntura hautsi ondoren, kanpoko tentsioa zirkuituko erresistentzia guztiek partekatzen dute. Erresistentzia handia denean, piezak jasaten duen tentsioa handia da. LEDei dagokienez, naturala da PN junturak tentsio gehiena edukitzea. PN lotunean sortzen den potentzia termikoa bertan dagoen tentsio jaitsiera korrontearen balioarekin biderkatuta da. Korrontearen balioa mugatzen ez bada, gehiegizko beroak PN juntura erreko du, eta horrek bere funtzioa galdu eta barneratuko du.

Zergatik diote IC-ek elektrizitate estatikoari beldur samarra? IC bateko osagai bakoitzaren azalera oso txikia denez, osagai bakoitzaren kapazitate parasitoa ere oso txikia da (askotan zirkuituaren funtzioak kapazitate parasito txikia behar du). Hori dela eta, karga elektrostatiko txiki batek tentsio elektrostatiko handia sortuko du, eta osagai bakoitzaren potentzia-perdoia oso txikia izan ohi da, beraz, deskarga elektrostatikoak erraz kalte ditzake IC. Hala ere, osagai diskretu arruntek, hala nola potentzia txikiko diodo arruntek eta potentzia txikiko transistoreek, ez dute elektrizitate estatikoarekiko beldur handirik, txiparen eremua nahiko handia delako eta kapazitate parasitoa nahiko handia delako, eta ez da erraza tentsio altuak metatzea. ezarpen estatiko orokorretan. Potentzia baxuko MOS transistoreek kalte elektrostatikoak izateko joera dute ate oxido geruza meheagatik eta kapazitate parasito txikiagatik. Normalean fabrikatik irteten dira ontziratu ostean hiru elektrodoak zirkuitulaburra jarri ondoren. Erabiltzean, soldadura amaitu ondoren ibilbide laburra kendu behar izaten da. Potentzia handiko MOS transistoreen txip eremu handia dela eta, elektrizitate estatiko arruntak ez ditu kaltetuko. Beraz, ikusiko duzu potentzia MOS transistoreen hiru elektrodoak ez daudela zirkuitu laburren bidez babestuta (lehen fabrikatzaileek zirkuitu laburtu egiten zituzten fabrikatik irten aurretik).

LED batek diodo bat du, eta bere eremua oso handia da IC barruko osagai bakoitzarekin. Hori dela eta, LEDen kapazitate parasitoa nahiko handia da. Beraz, elektrizitate estatikoak egoera orokorretan ezin ditu LEDak kaltetu.

Egoera orokorretan elektrizitate elektrostatikoak, batez ere isolatzaileetan, tentsio altua izan dezake, baina deskarga-kargaren kopurua oso txikia da eta deskarga-korrontearen iraupena oso laburra da. Eroalean eragindako karga elektrostatikoaren tentsioa agian ez da oso altua izango, baina deskarga-korrontea handia eta askotan etengabea izan daiteke. Hau oso kaltegarria da osagai elektronikoentzat.

Zergatik kaltetzen du elektrizitate estatikoakLED txipakez dira askotan gertatzen

Has gaitezen fenomeno esperimental batekin. Metalezko burdinazko plaka batek 500 V-ko elektrizitate estatikoa darama. Jarri LEDa metalezko plakan (erreparatu kokapen metodoari ondoko arazoak ekiditeko). LEDa hondatuko dela uste duzu? Hemen, LED bat kaltetzeko, normalean bere matxura-tentsioa baino tentsio handiagoarekin aplikatu behar da, hau da, LEDaren elektrodo biak aldi berean metalezko plakarekin harremanetan jarri behar dira eta matxura-tentsioa baino tentsio handiagoa izan behar dute. Burdinazko plaka eroale ona denez, tentsio induzitua berdina da, eta 500V-ko tentsioa lurrarekiko erlatiboa da. Hori dela eta, LEDaren bi elektrodoen artean ez dago tentsiorik, eta, jakina, ez da kalterik izango. LED baten elektrodo batekin burdinezko plaka batekin harremanetan jartzen ez bazara, eta beste elektrodoa eroale batekin (eskua edo haria eskularru isolatzailerik gabe) lurretara edo beste eroale batekin konektatu ezean.

Goiko fenomeno esperimentalak gogorarazten digu LED bat eremu elektrostatiko batean dagoenean, elektrodo batek gorputz elektrostatikoarekin harremanetan jarri behar duela eta beste elektrodoak lurrarekin edo beste eroale batzuekin harremanetan jarri behar duela kaltetu aurretik. Benetako ekoizpenean eta aplikazioan, LEDen tamaina txikiarekin, oso gutxitan dago horrelako gauzak gertatzeko aukera, batez ere loteetan. Istripuzko gertaerak gerta daitezke. Adibidez, LED bat gorputz elektrostatiko batean dago, eta elektrodo batek gorputz elektrostatikoarekin kontaktuan jartzen du, beste elektrodoa esekita dagoen bitartean. Une honetan, norbaitek esekitako elektrodoa ukitzen du, eta horrek kalte egin dezakeLED Argia.

Goiko fenomenoak esaten digu arazo elektrostatikoak ezin direla alde batera utzi. Deskarga elektrostatikoak zirkuitu eroalea behar du, eta ez dago kalterik elektrizitate estatikoa badago. Isuri kopuru oso txikia bakarrik gertatzen denean, ustekabeko kalte elektrostatikoen arazoa kontuan hartu daiteke. Kantitate handietan gertatzen bada, litekeena da txirbilaren kutsadura edo estresaren arazoa izatea.