כיצד למנוע חשמל סטטי רציני?

כיצד למנוע חשמל סטטי רציני?

ראשית, החשמל סטטי בכל מקום

חומר מורכב מאטומים, בהם נייטרונים נטענים, פרוטונים טעונים באופן חיובי, וכן אלקטרונים טעונים שלילית. בתנאים רגילים, הפרוטונים והאלקטרונים באטום אחד שווים במספר, והחיובים החיוביים והשליליים מאוזנים, כך שהתופעה החיצונית מוצגת כבלתי נטענת. כאשר שני חפצים מתחככים זה בזה, החום שנוצר מעלה את רמת האנרגיה של האלקטרונים, מה שהופך את האלקטרונים הלא פעילים לאלקטרונים פעילים שקל להימלט מהם. אלקטרונים כאלה יכולים לעבור מאובייקט אחד למשנהו, כך ששני אובייקט שהוא ניטרלי במקור הופך להיות אובייקט טעון, שהוא התופעה של "ייצור חשמל חיכוך" שאנו מכירים.

בתהליך של ייצור triboelectric, כמות העברת אלקטרונים ואת מהירות ההעברה הם לא רק קשור ההבדל במאפיינים החומר, אלא גם קשור לטמפרטורת האתר ולחות. בסתיו ובחורף, בגלל לחות אוויר נמוכה, כוח צמיגה בין מולקולות הוא קטן, מהירות התנועה מואצת, חשמל סטטי נוצרת בקלות. לא רק את זרימת האוויר לייצר חשמל סטטי, אבל אנחנו גם לייצר חשמל סטטי כאשר אנו מסתובבים על הרצפה, לסובב את הכיסא המסתובב, להחליף את המגירה, לקחת את העט נייר, להזיז את העכבר, וכו ', כך אובייקטים אלה גוף האדם נושא מטען סטטי.

בנוסף לייצור חשמל חיכוך, יש גם גורמים אלקטרוסטטיים כגון "ייצור חשמל אינדוקציה" ו "ייצור חשמל קיבולי" בציוד חשמלי. חשמל סטטי נוצר על ידי שתי השיטות לעיל גם אם לא מתרחש קשר בין ציוד, מעגלים, מתכת ומבנים שאינם מתכת. כמו שאומרים, אין ציפור בהרים, אבל אינדוקציה אלקטרוסטטית בין אובייקטים יכול להתרחש גם אם הם מופרדים על ידי מרחק: מסך CRT לפקח כמקור של אינדוקציה גם לגרום חשמל סטטי על הגוף, מה שהופך את הפרצופים שלנו מאובק; בגלל הקיבול הטפילי בין החוטים המקבילים, המטען מועבר גם זה לזה.

מגוון שיטות ייצור חשמל סטטי גורם לחשמל סטטי בכל מקום בסביבה שלנו. אם אנחנו חיים בעולם אלקטרוסטטי, זה לא הגזמה.

שנית, ESD הוא רוצח בלתי נראה של מחשבים

ישנן רמות שונות של חשמל סטטי בסביבתנו ואפילו בגופנו. כאשר חשמל סטטי מצטבר במידה מסוימת, פריקה של חשמל סטטי מתרחשת. תהליך ה- ESD הוא תהליך העברת מטענים אלקטרוסטטיים בין עצמים בפוטנציאלים שונים, אשר עוצמתם מושפעת מכמות החשמל ומרווח האובייקטים. תופעת הברקים בטבע היא תופעת ESD טיפוסית באקלים קונבנציונאלי חזק. האנרגיה העצומה המשתחררת לרגע יכולה ליינן את האוויר העובר דרך זרם הברקים, מה שהופך את האוויר לערוץ מוליך בעל התנגדות נמוכה, ויוצר זרם חזק וחזק. טמפרטורה גבוהה וכוח הרסני גדול.

תופעת ה- ESD בחיי היומיום מתרחשת לעיתים קרובות. למרות שזה לא חזק כמו ברק, לא יהיה פריקה מסוג פריקה, לא רק מלווה את הצליל של "קול", אלא גם נוצץ. מחקרים הראו כי כאשר המתח הוא גדול מ 8000V, האור הנפלט ESD ניתן לראות. כאשר המתח גדול מ -6000 וולט, ניתן לשמוע את קול הפרשות ה- ESD; כאשר המתח הוא גדול מ 3000V, ESD יכול להיות מורגש; כאשר מתח אלקטרוסטטי נמוך מ 3000V, תהליך ESD יקרה גם, אבל אנחנו לא מרגישים את זה. במילים אחרות, הרבה תהליכי ESD מתבצעים בשקט.

ESD הוא רוצח בלתי נראה של מחשבים. יש לי כישלונות מחשב רבים במהלך הקריירה התחזוקה שלי. לא הצלחתי לגלות מה היתה הסיבה. הרגשתי אז בלתי מוסבר, ועכשיו אני חושב שזה צריך להיות קשור ESD. כאשר המתח האלקטרוסטטי נמוך, הרעש החשמלי הנוצר על ידי ESD יפריע למעגל הלוגי, ויגרום למבוי סתום במעגל הלוגיקה (LatchUp) שבב IC, דבר שיוביל לשגיאת נתונים או שגיאת הפעלה, או עלול לגרום נזק פיזי קל לשבב ו ההזדקנות מוקדמת. או כישלון פוטנציאלי; כאשר המתח אלקטרוסטטית עולה 250V, ESD יכול לחדור את שבב המחשב.

כאשר ESD מוחל על שבב מחשב, מכיוון שההתנגדות של מעגל הפליטה קטנה בדרך כלל, זרם הזרם המיידי של שחרור המטען גדול. לדוגמה, כאשר כבל עם חשמל סטטי מחובר לממשק של מחשב, ההתנגדות של מעגל הפליטה כמעט אפס, ונוצרת זרם פריקה של עד כמה עשרות אמפר. כאשר זרם כזה גדול השיא זורם מתוך סיכה מסוימת של השבב, זה מספיק כדי ההיתוך המקומי, נושבת טרנזיסטורים חוטי מתכת שבב, גרימת אובדן קבוע של תפקוד השבב, או להרוס את שכבת פסיבציה שבב, משפיל את הביצועים של השבב. לאחר שבב פגום, אנחנו לא יכולים לראות שום שינוי במראה, אבל אנחנו עדיין יכולים לראות את מעגל blown באמצעות מכשיר FESEM.

שבבי מעבד של היום, שבבי זיכרון, שבבי מעגלים משולבים בקנה מידה גדול כגון Southbridge ו Northbridge על לוח האם נמצאים בשימוש נרחב CMOS (מרוכבים תחמוצת מתכת מוליכים למחצה) חומרים. מכשירי CMOS יש אינטגרציה גבוהה, עלות נמוכה, מהירות מהירה, צריכת אנרגיה. יתרון נמוך, ולכן הוא משמש במגוון רחב. עם זאת, חולשה קטלנית של מכשירי CMOS היא כי עכבת קלט הוא גדול והוא יכול בקלות להישבר על ידי ESD. עם התקדמות טכנולוגיית השבבים, מהירות העבודה עלתה, אבל השבב הפך לפגיע. הגידול באינטגרציה הופך את גודל המכשיר קטן יותר וקטן יותר, רוחב החיבור בין התקנים הופך צר יותר, ואת השכבה פסיבציה הופך דק יותר. כל הגורמים הללו הופכים את השבב לרגיש יותר לפריקה אלקטרוסטטית. מתח לא גבוה מדי יכול לשבור את הטרנזיסטור, זרם זעיר ESD יכול לפוצץ את החוט.

ESD הפך הרוצח מספר אחד של המחשבים של היום. המחקר של אינטל מראה כי ESD הוא הסכנה הגדולה ביותר הנסתרת בגורמים רבים שגורמים לכשל המחשב. כמעט מחצית של כשלים במחשב נגרמות על ידי EOS / ESD (איור 3). EOS מייצג מתח חשמלי (Overstress חשמל).

ההשפעה ההרסנית של ESD על מחשבים מתאפיינת בהסתרה, פוטנציאל, אקראיות ומורכבות. כאשר אנו נמצאים בקשר עם לוחות מחשב שבבי, אם זה חשמל סטטי על המחשב או חשמל סטטי על הגוף שלנו, ESD אפשרי. ברגע של מגע, ניתן לומר כי אי אפשר למנוע.

נכתב כאן, המוח שלי פתאום הבזיק נזק בקנה מידה גדול למחשב שחוויתי בבית קפה אינטרנט לפני שנה. יש 40 מכונות קפה אינטרנט זה, וזה ניזוק כמעט חצי בתוך פחות מחצי שנה. לאחר בדיקה, מצאתי כי אין בעיה איכות עם אספקת החשמל מוסדר המשמש קפה אינטרנט. בדקתי את חוטי ההארקה ומצאתי שלמרות שיש חוט הארקה בחדר, החלק החיצוני של הבית מונע רק לאדמה עם מוט פלדה שאורכו פחות ממטר אחד. והחיבור חלוד. אחרי שבעל בית הקפה מחדש את קו הקרקע לפי ההצעה שלי, המחשב כמעט לא השתבש.