Müxtəlif

Elektrostatik Boşalma Nədir: ESD əsasları

Elektrostatik Boşalma Nədir: ESD əsasları

Elektrostatik Boşalma və ya ESD gündəlik həyatda bir həqiqətdir və bu günlərdə elektronika sənayesində xüsusi əhəmiyyət daşıyır.

İllər əvvəl termionik klapanlar / vakuum borularından istifadə edildikdə bu problem deyildi və hətta tranzistorların tətbiqi ilə çoxları problem hesab edirdi. Lakin MOSFET-lər təqdim edildikdə onların uğursuzluq dərəcələri yüksəldi, problem araşdırıldı və statik yığılmanın cihazdakı oksid qatının sıradan çıxmasına səbəb olması üçün kifayət qədər olduğu aşkar edildi.

O vaxtdan bəri ESD-nin məlumatlılığı xeyli artdı, çünki bir çox cihaz üzərində təsiri olduğu göstərildi. Əslində günümüzdə bir çox istehsalçı bütün komponentləri statik həssas hesab edir, yalnız zərər görməyə ən çox meylli olan MOS cihazları.

ESD elektron avadanlıqları istehsalçılarına verilən əhəmiyyət nəticəsində iş yerlərinin statik təsirlərdən qorunmasını təmin etmək üçün minlərlə lirə xərcləyirlər. İstehsal etdikləri məhsulların istehsal sınağı zamanı yüksək qəza nisbətlərinə sahib olmamalarını təmin edir və uzun müddət yüksək etibarlılıq nümayiş etdirə bilirlər.

ESD nədir?

Statik sadəcə iki səth arasındakı yük yığımıdır. Səthlər bir-birinə sürtdükdə ortaya çıxır və bu bir səthdə artıq bir elektron, digərində bir çatışmazlıqla nəticələnir.

Yükün yığdığı səthlər bir kondansatör kimi qəbul edilə bilər. İçərisindən aça biləcəyi bir yola sahib olmadıqca, ödəniş yerində qalacaq. Şarjın keçə biləcəyi heç bir real yol olmadığı üçün nəticədə yaranan gərginlik bir müddət öz yerində qala bilər və bu da "statik elektrik" termininə səbəb olur.

Ancaq bir keçirici yol mövcud olduqda bir cərəyan axacaq və yük azalacaq. Boşalma ilə əlaqəli bir müddət sabitdir. Yüksək müqavimət, daha kiçik bir cərəyanın daha uzun müddət axacağı deməkdir. Aşağı müqavimət çox daha sürətli boşalmaya səbəb olacaqdır.

Aydındır ki, istehsal olunan gərginlik və cərəyan səviyyələri müxtəlif amillərdən asılıdır. İnsanın ölçüsü, fəaliyyət səviyyəsi, boşalmanın həyata keçirildiyi obyekt və əlbəttə havanın rütubəti. Bunların hamısı açıq bir təsirə malikdir, buna görə meydana çıxacaq boşalmaların dəqiq ölçüsünü təxmin etmək demək olar ki, mümkün deyil.

Bununla birlikdə, istehsal olunan gərginliyi təsir edən əsas amillərdən biri, bir-birinə sürtülən material növləridir. Müxtəlif materialların fərqli gərginliklər verdiyi aşkar edilmişdir. İstehsal olunan gərginlik, tribo-elektrik seriyası olaraq bilinən bir seriyadakı iki materialın mövqeyindən asılıdır.

Tribo elektrik seriyası

Seriyalardakı məsafələr bir-birindən nə qədər uzaq olsa, gərginlik o qədər böyükdür. Seridən yuxarı olan müsbət, digəri isə mənfi yükü alacaq. Aşağıdakı tribo-elektrik seriyası siyahısına baxdıqda, saçları plastik bir tarakla taramağın saç üzərində müsbət bir yük meydana gətirəcəyini və tarağın mənfi yükləndiyini görərik.

Tribo elektrik seriyası

Müsbət ödəniş
Dəri
Saç
Yun
İpək
Kağız
Pambıq
Taxta
Kauçuk
Rayon
Polyester
Polietilen
Pvc
Teflon
Mənfi ödəniş

İttihamların düzəldilməsinin bir çox yolu var. Xalçadan keçmək belə çox böyük gərginliklərə səbəb ola bilər. Tipik olaraq bu, 10 kV-lik potensiala səbəb ola bilər. Pis hallarda, bu dəyərdən üç dəfə çox potensiala səbəb ola bilər. Vinil döşəmədən keçmək belə 5 kV-lik potensialın yaranmasına səbəb ola bilər. Əslində səthlərin sürtüşdüyü hər hansı bir hərəkət forması statik elektrik enerjisinin yaranmasına səbəb olacaqdır. Elektron komponentlərdən istifadə edərək bir dəzgahda çalışan biri asanlıqla 500 V və ya daha çox statik potensial yarada bilər.


ESD-nin praktiki nümunələri

Doldurma əmələ gətirməsinin ən çox görünən nümunələrindən biri otaqda gəzərkən. Bu gündəlik hadisə də təəccüblü dərəcədə yüksək gərginliklər yarada bilər. Həqiqi gərginliklər müxtəlif amillərdən xeyli asılıdır, lakin problemin dərəcəsini göstərmək üçün təxminlər verilə bilər.

Problemin dərəcəsini göstərmək üçün müxtəlif cədvəldə müxtəlif nümunələr verilmişdir:


Gündəlik hərəkətlərdən qaynaqlanan ESD gərginliyi
Şarjın yaranma səbəbiEhtimal olunan gərginlik (kV) *
Xalçanın üstündən keçmək30
Polietilen torba götürmək20
Vinillə döşənmiş bir səthdə gəzinti15
Dəzgahda işləmək5

* Bunlar təxmini rəqəmlərdir və nisbi rütubəti% 25-ə qədər qəbul edirlər. Rütubət artdıqca bu səviyyələr də azalır: rütubətin% 75-i ilə, statik səviyyələr bir dəfə aşağı düşə bilər çox təxminən 25 və ya daha çox. Bütün bu rəqəmlər çox təqribidir, çünki onlar müəyyən şərtlərdən çox asılıdırlar, lakin gözlənilən ESD səviyyələrinə böyüklük əmri verirlər.

ESD nəticəsi çox yüksək görünsə də, ümumiyyətlə diqqət çəkmədən keçirlər. Hiss edilə bilən ən kiçik elektrostatik boşalma 5kV civarındadır və hətta bu boşalma böyüklüyü yalnız hallarda hiss oluna bilər. Səbəb budur ki, yaranan pik cərəyanlar çox yüksək ola bilər, ancaq çox qısa bir müddət davam edir və arxasındakı yük nisbətən kiçik olduğundan bədən onları aşkar etmir. Daha çox cərəyanın mənbəyi ola biləcəyi və daha uzun müddətə elektron və ya elektrik avadanlıqlarından bu miqyasda olan gərginliklər daha çox təsir göstərəcək və çox təhlükəli ola bilər.


Statik transfer

Statik yüklərin yarımkeçirici cihazlara köçürülməsinin ESD-nin zədələnməsi ilə nəticələnməsinin bir neçə yolu var. Ən açıqsı, şarjlı və keçirici bir maddəyə toxunduqları zaman. Bunun ən bariz nümunəsi, ehtimal ki, bir yarımkeçirici bir iş kürsüsündə olduqda və kimsə zəmin düzəldərək mərtəbədən keçib sonra götürdüyü zaman baş verir.

Daha sonra yüklənmiş barmaq, statik yükü yarıkeçiriciyə çox sürətli bir şəkildə zərər verə bilər. Alətlər daha da zərərli ola bilər. Metal tornavidalar daha da keçiricidir və yükü daha sürətli verəcək və bu, pik cərəyanının daha yüksək səviyyədə olmasına gətirib çıxarır.

Bununla birlikdə komponentlərə zərər vermək üçün onlara toxunmaq lazım deyil. Plastik fincan kimi əşyalar çox yüksək yük daşıyır və bunlardan birini IC-nin yanında yerləşdirmək əks yükü IC-yə "vadar" edə bilər. Bu da yarımkeçirici cihaza zərər verə bilər. Süni lifdən hazırlanan bağlar da ESD təhlükəsidir, çünki onlar həssas elektron cihazların yanına doldura və asanlıqla asa bilərlər.

ESD çatışmazlığı mexanizmləri

ESD-nin yarımkeçirici komponentlərə zərər verə biləcəyi bir sıra yollar var. Ən yüksək statik gərginlikdən ən açıq nəticələr, yerli yanmağa səbəb ola biləcək yüksək pik cərəyanına səbəb olur. Cari çox qısa bir müddət ərzində axsa da, inteqrasiya olunmuş dövrədəki dəqiqəlik xüsusiyyət ölçüləri zərərin çox asanlıqla meydana gəldiyi mənasını verir. Çipin özündə birləşdirən tel keçidləri və ya sahələr yüksək pik cərəyanı ilə əridilə bilər.

ESD nəticəsində zədələnmənin baş verə biləcəyi bir başqa yol da yüksək gərginlik səviyyəsinin cihazın özündə bir komponentdə qəza meydana gəlməsinə səbəb olmasıdır. Cihazı işləməyən vəziyyətə gətirən cihazdakı oksid təbəqəsini parçalaya bilər. Bəzi IC-lərdə ölçülər mikrondan daha az olduğu üçün nisbətən aşağı gərginliklərin belə sıradan çıxmasına səbəb ola biləcəyi təəccüblü deyil.

ESD-nin zədələnməsi cihazları dərhal məhv edə bilsə də, gizli arızalar adlandırılan şeylər yaratması da mümkündür. Bu, ESD cihazı tamamilə məhv etmədiyi üçün meydana gəlir, ancaq vurulan zərər yalnız onu zəiflədir və ömrünün sonuna çatma riski ilə üzləşir. Bu gizli qüsurlar ümumiyyətlə aşkar edilə bilməz. Nəticə budur ki, ümumi etibarlılıq səviyyəsi xeyli azalır və ya (daha çox analoq cihazlarda) performans aşağı düşə bilər. ESD-nin yaratdığı gizli arızalar çox baha başa gələ bilər, çünki təmirdə olan bir əşyanın təmiri zavodda uğursuz olan bir əşyanı düzəltməkdən daha baha başa gəlir. Bunun səbəbi bir təmir texnikinin normal olaraq əşyanı yerində təmir etməsi və ya bir təmir müəssisəsinə göndərilməsidir.

Gizli uğursuzluqlar, bir əlaqənin ESD tərəfindən qismən birləşdirilməsinə səbəb ola bilər. Çox vaxt dirijorun bir hissəsi statik axıdılması nəticəsində məhv olur və sonradan həssas qalır. Çiplərin zədələnməsinin başqa bir yolu, zədələnmə nəticəsində yaranan materialın yarımkeçiricinin səthinə yayılmasıdır və bu alternativ keçirici yollarla nəticələnə bilər.

Komponentlərin ESD tərəfindən asanlıqla zədələnə bilməsi nəticəsində, əksər istehsalçılar bütün yarımkeçiricilərə statik həssas cihazlar kimi yanaşırlar və bununla yanaşı bir çoxları kondansatörler və rezistorlar kimi passiv komponentlər də daxil olmaqla bütün cihazları statik həssas olaraq idarə edirlər. Buna baxarkən xatırlamaq lazımdır ki, bu gün kütləvi istehsal olunan avadanlıqların əksəriyyəti ölçüləri ənənəvi komponentlərdən xeyli kiçik olduğu səthə montaj komponentlərindən istifadə edir və bu da onları ESD-nin zədələnməsinə çox həssas edir.


Videoya baxın: Lokman DEMiR: Antistatik bileklik nedir, nasıl kullanılır! (Yanvar 2022).