Statinės elektros generavimo mechanizmas

Paprastai statinė elektra susidaro dėl trinties arba indukcijos.

Trinties statinė elektra susidaro judant elektros krūviams, susidariusiems dviejų objektų sąlyčio, trinties ar atsiskyrimo metu. Dėl stipraus laidininkų laidumo dėl trinties tarp laidininkų paliekama statinė elektra paprastai yra gana silpna. Dėl trinties susidarę jonai greitai judės kartu ir neutralizuojasi trinties proceso metu ir jo pabaigoje. Po izoliatoriaus trinties gali susidaryti didesnė elektrostatinė įtampa, tačiau įkrovos kiekis yra labai mažas. Tai lemia paties izoliatoriaus fizinė struktūra. Izoliatoriaus molekulinėje struktūroje elektronams sunku laisvai judėti nuo atomo branduolio surišimo, todėl dėl trinties susidaro tik nedidelė molekulinė arba atominė jonizacija.

Indukcinė statinė elektra yra elektrinis laukas, susidarantis dėl elektronų judėjimo objekte, veikiant elektromagnetiniam laukui, kai objektas yra elektriniame lauke. Indukcinė statinė elektros energija paprastai gali būti generuojama tik ant laidininkų. Galima nepaisyti erdvinių elektromagnetinių laukų poveikio izoliatoriams.

Elektrostatinės iškrovos mechanizmas

Dėl kokios priežasties 220 V tinklo elektra gali nužudyti žmones, bet tūkstančiai voltų žmonių negali jų nužudyti? Kondensatoriaus įtampa atitinka tokią formulę: U=Q/C. Pagal šią formulę, kai talpa nedidelė, o įkrovos kiekis mažas, susidaro aukšta įtampa. „Paprastai mūsų kūnų ir mus supančių objektų talpa yra labai maža. Kai susidaro elektros krūvis, mažas elektros krūvis taip pat gali generuoti aukštą įtampą.“. Dėl mažo elektros krūvio, išsikraunant, generuojama srovė yra labai maža, o laikas labai trumpas. Įtampa negali būti palaikoma, o srovė nukrenta per itin trumpą laiką. „Kadangi žmogaus kūnas nėra izoliatorius, susikaupę statiniai krūviai visame kūne, kai yra iškrovos kelias, susilies. Todėl jaučiasi, kad srovė didesnė ir jaučiamas elektros smūgis. Po to, kai statinė elektra susidaro laiduose, tokiuose kaip žmogaus kūnai ir metaliniai objektai, iškrovos srovė bus palyginti didelė.

Medžiagoms, pasižyminčioms geromis izoliacinėmis savybėmis, viena yra ta, kad generuojamas elektros krūvis yra labai mažas, o kitas yra tai, kad sukurtas elektros krūvis sunkiai tekėja. Nors įtampa aukšta, kai kur yra iškrovos kelias, tekėti ir išsikrauti gali tik sąlyčio taške esantis krūvis ir nedideliame diapazone šalia, o nekontaktiniame taške – negali išsikrauti. Todėl net ir esant dešimčių tūkstančių voltų įtampai, iškrovos energija taip pat yra nereikšminga.

Statinės elektros pavojai elektroniniams komponentams

Statinė elektra gali pakenktiLEDs, ne tik unikalus LED „patentas“, bet ir dažniausiai naudojami diodai bei tranzistoriai iš silicio medžiagų. Net pastatus, medžius ir gyvūnus gali sugadinti statinė elektra (žaibas yra statinės elektros forma, ir mes jos čia nenagrinėsime).

Taigi, kaip statinė elektra pažeidžia elektroninius komponentus? Nenoriu eiti per toli, kalbu tik apie puslaidininkinius įrenginius, bet ir tik diodais, tranzistoriais, IC ir šviesos diodais.

Elektros žala puslaidininkių komponentams galiausiai apima srovę. Veikiant elektros srovei, prietaisas sugenda dėl karščio. Jei yra srovė, turi būti įtampa. Tačiau puslaidininkiniai diodai turi PN jungtis, kurių įtampos diapazonas blokuoja srovę tiek pirmyn, tiek atgal. Priekinio potencialo barjeras yra žemas, o atvirkštinio potencialo barjeras yra daug didesnis. Grandinėje, kurioje varža didelė, įtampa koncentruojama. Tačiau šviesos diodams, kai įtampa tiekiama į priekį į šviesos diodą, kai išorinė įtampa yra mažesnė už diodo slenkstinę įtampą (atitinkančią medžiagos juostos tarpo plotį), tiesioginė srovė neegzistuoja, o visa įtampa taikoma PN sankryža. Kai įtampa įjungiama į šviesos diodą atvirkštine tvarka, kai išorinė įtampa yra mažesnė už šviesos diodo atvirkštinio gedimo įtampą, įtampa taip pat taikoma visiškai PN sandūrai. Šiuo metu nėra įtampos kritimo nei sugedusioje LED diodo litavimo jungtyje, nei laikiklyje, nei P srityje, nei N srityje! Nes srovės nėra. Sugedus PN sandūrai, išorinę įtampą dalijasi visi grandinės rezistoriai. Ten, kur varža didelė, dalies tenkanti įtampa yra aukšta. Kalbant apie šviesos diodus, natūralu, kad PN jungtis turi didžiąją dalį įtampos. PN sandūroje generuojama šiluminė galia yra įtampos kritimas joje, padaugintas iš srovės vertės. Jei srovės vertė neribojama, per didelis karštis sudegins PN jungtį, kuri praras savo funkciją ir prasiskverbs.

Kodėl IC santykinai bijo statinės elektros? Kadangi kiekvieno komponento plotas IC yra labai mažas, kiekvieno komponento parazitinė talpa taip pat yra labai maža (dažnai grandinės funkcijai reikia labai mažos parazitinės talpos). Todėl nedidelis elektrostatinio krūvio kiekis sukurs didelę elektrostatinę įtampą, o kiekvieno komponento galios tolerancija paprastai yra labai maža, todėl elektrostatinė iškrova gali lengvai sugadinti IC. Tačiau įprasti atskiri komponentai, tokie kaip paprasti maži galios diodai ir maži galios tranzistoriai, statinės elektros labai nebijo, nes jų lusto plotas yra gana didelis, o parazitinė talpa yra santykinai didelė, todėl nėra lengva kaupti aukštą įtampą. juos bendruosiuose statiniuose nustatymuose. Mažos galios MOS tranzistoriai yra linkę į elektrostatinę žalą dėl savo plono vartų oksido sluoksnio ir mažos parazitinės talpos. Paprastai jie iš gamyklos iškeliauja trumpai sujungę tris elektrodus po supakavimo. Naudojant, baigus suvirinimą dažnai reikia pašalinti trumpą maršrutą. Dėl didelio didelės galios MOS tranzistorių lusto ploto įprasta statinė elektra jiems nepakenks. Taigi pamatysite, kad trys galios MOS tranzistorių elektrodai nėra apsaugoti nuo trumpojo jungimo (ankstyvieji gamintojai juos dar trumpai sujungdavo prieš išvažiuodami iš gamyklos).

Šviesos diodas iš tikrųjų turi diodą, o jo plotas yra labai didelis, palyginti su kiekvienu IC komponentu. Todėl šviesos diodų parazitinė talpa yra gana didelė. Todėl statinė elektra bendrose situacijose negali pažeisti šviesos diodų.

Elektrostatinė elektra bendromis situacijomis, ypač ant izoliatorių, gali turėti aukštą įtampą, tačiau iškrovos krūvis yra labai mažas, o iškrovos srovės trukmė labai trumpa. Elektrostatinio krūvio, sukeliamo ant laidininko, įtampa gali būti ne itin didelė, tačiau iškrovos srovė gali būti didelė ir dažnai nuolatinė. Tai labai kenkia elektroniniams komponentams.

Kodėl statinė elektra kenkiaLED lustainedažnai pasitaiko

Pradėkime nuo eksperimentinio reiškinio. Metalinė geležinė plokštė neša 500 V statinę elektros energiją. Padėkite šviesos diodą ant metalinės plokštės (atkreipkite dėmesį į išdėstymo būdą, kad išvengtumėte šių problemų). Ar manote, kad šviesos diodas bus pažeistas? Čia, norint sugadinti šviesos diodą, jis paprastai turėtų būti naudojamas su didesne įtampa nei jo gedimo įtampa, o tai reiškia, kad abu šviesos diodo elektrodai turėtų vienu metu liestis su metaline plokšte ir turėti didesnę nei gedimo įtampa. Kadangi geležinė plokštė yra geras laidininkas, indukcinė įtampa per ją yra lygi, o vadinamoji 500 V įtampa yra santykinė su žeme. Todėl tarp dviejų LED elektrodų nėra įtampos ir, žinoma, nebus jokios žalos. Nebent vieną LED elektrodą liesite geležine plokšte, o kitą elektrodą laidininku (ranka arba viela be izoliuojančių pirštinių) prijungsite prie įžeminimo ar kitų laidininkų.

Aukščiau pateiktas eksperimentinis reiškinys primena, kad kai šviesos diodas yra elektrostatiniame lauke, vienas elektrodas turi liestis su elektrostatiniu korpusu, o kitas elektrodas turi liestis su žeme ar kitais laidininkais, kad būtų galima jį pažeisti. Faktiškai gaminant ir taikant, esant mažam šviesos diodų dydžiui, retai pasitaiko tokių dalykų, ypač partijomis. Galimi atsitiktiniai įvykiai. Pavyzdžiui, šviesos diodas yra ant elektrostatinio korpuso, o vienas elektrodas liečiasi su elektrostatiniu korpusu, o kitas elektrodas yra tiesiog pakabintas. Šiuo metu kažkas paliečia pakabintą elektrodą, o tai gali sugadintiLED šviesa.

Aukščiau pateiktas reiškinys rodo, kad elektrostatinių problemų negalima ignoruoti. Elektrostatinei iškrovai reikalinga laidžioji grandinė, o jei yra statinė elektra, jokios žalos. Kai įvyksta tik labai mažas nuotėkis, galima apsvarstyti atsitiktinio elektrostatinio pažeidimo problemą. Jei jis atsiranda dideliais kiekiais, greičiausiai tai yra lustų užteršimo ar streso problema.