Механизам генерисања статичког електрицитета

Обично се статички електрицитет ствара услед трења или индукције.

Статички електрицитет трења настаје кретањем електричних наелектрисања насталих током контакта, трења или раздвајања између два објекта. Статички електрицитет који оставља трење између проводника је обично релативно слаб, због јаке проводљивости проводника. Јони настали трењем ће се брзо кретати заједно и неутралисати током и на крају процеса трења. Након трења изолатора може се створити већи електростатички напон, али је количина наелектрисања веома мала. Ово је одређено физичком структуром самог изолатора. У молекуларној структури изолатора, тешко је да се електрони слободно крећу слободним од везивања атомског језгра, тако да трење доводи до само мале количине молекуларне или атомске јонизације.

Индуктивни статички електрицитет је електрично поље настало кретањем електрона у објекту под дејством електромагнетног поља када се објекат налази у електричном пољу. Индуктивни статички електрицитет се генерално може генерисати само на проводницима. Утицај просторних електромагнетних поља на изолаторе може се занемарити.

Механизам електростатичког пражњења

Који је разлог зашто електрична енергија од 220 В може да убије људе, али хиљаде волти на људима не могу да их убију? Напон на кондензатору испуњава следећу формулу: У=К/Ц. Према овој формули, када је капацитет мали и количина наелектрисања мала, ствара се висок напон. „Обично је капацитет наших тела и објеката око нас веома мали. Када се генерише електрични набој, мала количина електричног набоја такође може да генерише висок напон. Због мале количине електричног набоја, при пражњењу, генерисана струја је веома мала, а време је веома кратко. Напон се не може одржати, а струја опада за изузетно кратко време. „Пошто људско тело није изолатор, статички наелектрисања накупљена у целом телу, када постоји пут пражњења, ће се конвергирати. Стога се осећа као да је струја већа и да постоји осећај струјног удара.” Након што се статички електрицитет генерише у проводницима као што су људска тела и метални предмети, струја пражњења ће бити релативно велика.

За материјале са добрим изолационим својствима, једно је да је количина произведеног електричног набоја веома мала, а друго је да је генерисани електрични набој тешко тећи. Иако је напон висок, када негде постоји пут пражњења, само наелектрисање на контактној тачки иу малом домету у близини може да тече и да се празни, док се пуњење на неконтактној тачки не може испразнити. Дакле, чак и са напоном од десетине хиљада волти, енергија пражњења је такође занемарљива.

Опасности од статичког електрицитета за електронске компоненте

Статички електрицитет може бити штетан заЛЕДс, не само јединствени „патент” ЛЕД-а, већ и најчешће коришћене диоде и транзистори направљени од силицијумских материјала. Чак и зграде, дрвеће и животиње могу бити оштећени статичким електрицитетом (муња је облик статичког електрицитета и нећемо га овде разматрати).

Дакле, како статички електрицитет оштећује електронске компоненте? Не желим да идем предалеко, само говорим о полупроводничким уређајима, али и ограниченим на диоде, транзисторе, ИЦ-ове и ЛЕД диоде.

Оштећење које електрицитет изазива на полупроводничким компонентама на крају укључује струју. Под дејством електричне струје долази до оштећења уређаја услед топлоте. Ако постоји струја, мора постојати и напон. Међутим, полупроводничке диоде имају ПН спојеве, који имају опсег напона који блокира струју и у смеру напред и уназад. Предња потенцијална баријера је ниска, док је реверзна потенцијална баријера много виша. У колу, где је отпор висок, напон је концентрисан. Али за ЛЕД диоде, када се напон примени напред на ЛЕД, када је спољни напон мањи од граничног напона диоде (која одговара ширини појасног појаса материјала), не постоји струја унапред, а напон се примењује на ПН спој. Када се напон примени на ЛЕД у обрнутом смеру, када је спољни напон мањи од обрнутог напона пробоја ЛЕД, напон се такође примењује у потпуности на ПН спој. У овом тренутку, нема пада напона ни у неисправном лемном споју ЛЕД-а, у конзоли, у подручју П или у подручју Н! Јер струје нема. Након што се ПН спој поквари, спољни напон деле сви отпорници у колу. Тамо где је отпор висок, напон који носи део је висок. Што се ЛЕД диода тиче, природно је да ПН спој носи већину напона. Топлотна снага произведена на ПН споју је пад напона на њему помножен тренутном вредношћу. Ако тренутна вредност није ограничена, прекомерна топлота ће сагорети ПН спој, који ће изгубити своју функцију и продрети.

Зашто се ИЦ релативно плаше статичког електрицитета? Пошто је површина сваке компоненте у ИЦ-у веома мала, паразитски капацитет сваке компоненте је такође веома мали (често функција кола захтева веома мали паразитски капацитет). Због тога ће мала количина електростатичког набоја створити висок електростатички напон, а толеранција снаге сваке компоненте је обично веома мала, тако да електростатичко пражњење може лако оштетити ИЦ. Међутим, обичне дискретне компоненте, као што су обичне диоде мале снаге и транзистори мале снаге, не плаше се много статичког електрицитета, јер је њихова површина чипа релативно велика и њихова паразитска капацитивност је релативно велика и није лако акумулирати високе напоне на их у општим статичким поставкама. МОС транзистори мале снаге су склони електростатичком оштећењу због свог танког оксидног слоја капије и мале паразитске капацитивности. Обично напуштају фабрику након кратког споја три електроде након паковања. У употреби, често је потребно уклонити кратак пут након што је заваривање завршено. Због велике површине чипа МОС транзистора велике снаге, обичан статички електрицитет их неће оштетити. Тако ћете видети да три електроде енергетских МОС транзистора нису заштићене кратким спојем (рани произвођачи су их још увек кратко спојили пре него што су напустили фабрику).

ЛЕД заправо има диоду, а њена површина је веома велика у односу на сваку компоненту унутар ИЦ-а. Због тога је паразитски капацитет ЛЕД диода релативно велик. Стога, статички електрицитет у општим ситуацијама не може оштетити ЛЕД диоде.

Електростатички електрицитет у општим ситуацијама, посебно на изолаторима, може имати висок напон, али је количина пражњења изузетно мала, а трајање струје пражњења је веома кратко. Напон електростатичког наелектрисања индукованог на проводнику можда није веома висок, али струја пражњења може бити велика и често непрекидна. Ово је веома штетно за електронске компоненте.

Зашто статички електрицитет оштећујеЛЕД чиповине јављају се често

Почнимо са експерименталним феноменом. Метална гвоздена плоча носи статички електрицитет од 500В. Поставите ЛЕД на металну плочу (обратите пажњу на начин постављања да бисте избегли следеће проблеме). Мислите ли да ће се ЛЕД диода оштетити? Овде, да би се оштетила ЛЕД, обично би требало да се примени са напоном већим од напона пробоја, што значи да обе електроде ЛЕД-а треба истовремено да контактирају металну плочу и да имају напон већи од напона пробоја. Како је гвоздена плоча добар проводник, индуковани напон на њој је једнак, а такозвани напон од 500В је у односу на земљу. Због тога нема напона између две електроде ЛЕД-а и природно неће бити оштећења. Осим ако не контактирате једну електроду ЛЕД-а са гвозденом плочом, а другу електроду са проводником (руком или жицом без изолационих рукавица) повежете са уземљењем или другим проводницима.

Горе наведени експериментални феномен нас подсећа да када је ЛЕД у електростатичком пољу, једна електрода мора да контактира електростатичко тело, а друга електрода мора да контактира уземљење или друге проводнике пре него што се може оштетити. У стварној производњи и примени, са малом величином ЛЕД диода, ретко постоји шанса да се такве ствари дешавају, посебно у серијама. Могући су случајни догађаји. На пример, ЛЕД је на електростатичком телу, а једна електрода је у контакту са електростатичким телом, док је друга електрода само суспендована. У овом тренутку, неко додирне суспендовану електроду, што може оштетитиЛЕД светло.

Горе наведени феномен нам говори да се електростатички проблеми не могу занемарити. За електростатичко пражњење је потребно проводно коло и нема штете ако постоји статички електрицитет. Када дође до веома мале количине цурења, може се размотрити проблем случајног електростатичког оштећења. Ако се јавља у великим количинама, већа је вероватноћа да је проблем контаминације чипова или стреса.