Ստատիկ էլեկտրականության առաջացման մեխանիզմ

Սովորաբար, ստատիկ էլեկտրականությունը առաջանում է շփման կամ ինդուկցիայի պատճառով:

Շփման ստատիկ էլեկտրաէներգիան առաջանում է երկու առարկաների շփման, շփման կամ բաժանման ժամանակ առաջացած էլեկտրական լիցքերի շարժման արդյունքում: Հաղորդիչների միջև շփման արդյունքում թողած ստատիկ էլեկտրականությունը սովորաբար համեմատաբար թույլ է, ինչը պայմանավորված է հաղորդիչների ուժեղ հաղորդունակությամբ: Շփման արդյունքում առաջացած իոնները արագորեն կշարժվեն միասին և չեզոքացվեն շփման գործընթացի ընթացքում և վերջում: Մեկուսիչի շփումից հետո կարող է առաջանալ ավելի բարձր էլեկտրաստատիկ լարում, սակայն լիցքի քանակը շատ փոքր է: Սա որոշվում է հենց մեկուսիչի ֆիզիկական կառուցվածքով: Մեկուսիչի մոլեկուլային կառուցվածքում էլեկտրոնների համար դժվար է ազատ տեղաշարժվել ատոմային միջուկի միացումից, ուստի շփումը հանգեցնում է միայն փոքր քանակությամբ մոլեկուլային կամ ատոմային իոնացման:

Ինդուկտիվ ստատիկ էլեկտրականությունը էլեկտրական դաշտ է, որը ձևավորվում է էլեկտրոնների տեղաշարժից օբյեկտում էլեկտրամագնիսական դաշտի ազդեցության տակ, երբ առարկան գտնվում է էլեկտրական դաշտում: Ինդուկտիվ ստատիկ էլեկտրականությունը սովորաբար կարող է առաջանալ միայն հաղորդիչների վրա: Տարածական էլեկտրամագնիսական դաշտերի ազդեցությունը մեկուսիչների վրա կարելի է անտեսել:

Էլեկտրաստատիկ լիցքաթափման մեխանիզմ

Ո՞րն է պատճառը, որ 220 Վ ցանցային հոսանքը կարող է սպանել մարդկանց, իսկ մարդկանց վրա հազարավոր վոլտները չեն կարող սպանել նրանց: Կոնդենսատորի վրա լարումը համապատասխանում է հետևյալ բանաձևին. U=Q/C: Այս բանաձևի համաձայն, երբ հզորությունը փոքր է, իսկ լիցքի քանակը փոքր է, բարձր լարում է առաջանում: «Սովորաբար, մեր շրջապատող մարմինների և առարկաների տարողունակությունը շատ փոքր է: Երբ առաջանում է էլեկտրական լիցք, փոքր քանակությամբ էլեկտրական լիցք կարող է առաջացնել նաև բարձր լարում»: Էլեկտրական լիցքի փոքր քանակի պատճառով լիցքաթափելիս առաջացած հոսանքը շատ փոքր է, իսկ ժամանակը շատ կարճ։ Լարումը չի կարող պահպանվել, իսկ հոսանքն իջնում ​​է չափազանց կարճ ժամանակում։ «Քանի որ մարդու մարմինը մեկուսիչ չէ, ամբողջ մարմնում կուտակված ստատիկ լիցքերը, երբ կա արտանետման ուղի, կմիանան: Հետևաբար, զգացվում է, որ հոսանքն ավելի բարձր է և էլեկտրական ցնցման զգացում կա»: Այն բանից հետո, երբ ստատիկ էլեկտրաէներգիան առաջանում է հաղորդիչներում, ինչպիսիք են մարդու մարմինները և մետաղական առարկաները, լիցքաթափման հոսանքը համեմատաբար մեծ կլինի:

Լավ մեկուսացման հատկություններ ունեցող նյութերի համար մեկն այն է, որ առաջացած էլեկտրական լիցքի քանակը շատ փոքր է, իսկ մյուսը, որ առաջացած էլեկտրական լիցքը դժվար է հոսել: Չնայած լարումը բարձր է, երբ ինչ-որ տեղ լիցքաթափման ուղի կա, լիցքը միայն շփման կետում և մոտակայքում փոքր տիրույթում կարող է հոսել և լիցքաթափվել, մինչդեռ ոչ կոնտակտային կետում լիցքը չի կարող լիցքաթափվել: Հետեւաբար, նույնիսկ տասնյակ հազարավոր վոլտ լարման դեպքում լիցքաթափման էներգիան նույնպես աննշան է։

Էլեկտրոնային բաղադրիչների ստատիկ էլեկտրականության վտանգները

Ստատիկ էլեկտրականությունը կարող է վնասակար լինելLEDs, ոչ միայն LED-ի եզակի «արտոնագիր», այլ նաև սովորաբար օգտագործվող դիոդներ և տրանզիստորներ՝ պատրաստված սիլիկոնային նյութերից: Նույնիսկ շենքերը, ծառերը և կենդանիները կարող են վնասվել ստատիկ էլեկտրաէներգիայի պատճառով (կայծակը ստատիկ էլեկտրականության մի ձև է, և մենք դա չենք քննարկի այստեղ):

Այսպիսով, ինչպե՞ս է ստատիկ էլեկտրականությունը վնասում էլեկտրոնային բաղադրիչներին: Ես չեմ ուզում շատ հեռու գնալ, միայն կիսահաղորդչային սարքերի մասին խոսել, բայց նաև սահմանափակվել դիոդներով, տրանզիստորներով, IC-ներով և LED-ներով:

Կիսահաղորդչային բաղադրիչներին էլեկտրաէներգիայի պատճառած վնասը, ի վերջո, ներառում է հոսանք: Էլեկտրական հոսանքի ազդեցության տակ սարքը վնասվում է ջերմության պատճառով։ Եթե ​​կա հոսանք, ապա պետք է լինի լարում: Այնուամենայնիվ, կիսահաղորդչային դիոդներն ունեն PN հանգույցներ, որոնք ունեն լարման միջակայք, որը արգելափակում է հոսանքը ինչպես առաջ, այնպես էլ հակառակ ուղղությամբ: Առաջնային պոտենցիալ արգելքը ցածր է, մինչդեռ հակադարձ պոտենցիալ արգելքը շատ ավելի բարձր է: Շղթայում, որտեղ դիմադրությունը բարձր է, լարումը կենտրոնացված է: Բայց LED-ների համար, երբ լարումը կիրառվում է LED-ին առաջ, երբ արտաքին լարումը պակաս է դիոդի շեմային լարումից (համապատասխանում է նյութի գոտու բացվածքի լայնությանը), առաջընթաց հոսանք չկա, և լարումը կիրառվում է PN հանգույցը: Երբ լարումը կիրառվում է LED-ի վրա հակառակ ուղղությամբ, երբ արտաքին լարումը պակաս է LED-ի հակադարձ քայքայման լարումից, լարումը կիրառվում է նաև PN հանգույցի վրա ամբողջությամբ: Այս պահին լարման անկում չկա ոչ LED-ի անսարք զոդման հանգույցում, ոչ բրա, ոչ P տարածքում, ոչ էլ N տարածքում: Որովհետև հոսանք չկա։ PN հանգույցը քայքայվելուց հետո արտաքին լարումը կիսում են շղթայի բոլոր դիմադրողները: Այնտեղ, որտեղ դիմադրությունը բարձր է, մասի կրած լարումը բարձր է: Ինչ վերաբերում է LED-ներին, ապա բնական է, որ PN հանգույցը կրում է լարման մեծ մասը: PN հանգույցում առաջացած ջերմային հզորությունը դրա վրա լարման անկումն է՝ բազմապատկված ընթացիկ արժեքով: Եթե ​​ընթացիկ արժեքը սահմանափակված չէ, ավելորդ ջերմությունը կվառի PN հանգույցը, որը կկորցնի իր գործառույթը և կներթափանցի:

Ինչու՞ են IC-ները համեմատաբար վախենում ստատիկ էլեկտրականությունից: Քանի որ IC-ում յուրաքանչյուր բաղադրիչի տարածքը շատ փոքր է, յուրաքանչյուր բաղադրիչի մակաբուծական հզորությունը նույնպես շատ փոքր է (հաճախ միացման ֆունկցիան պահանջում է շատ փոքր մակաբուծական հզորություն): Հետևաբար, փոքր քանակությամբ էլեկտրաստատիկ լիցքավորումը կառաջացնի բարձր էլեկտրաստատիկ լարում, և յուրաքանչյուր բաղադրիչի հզորության հանդուրժողականությունը սովորաբար շատ փոքր է, ուստի էլեկտրաստատիկ լիցքաթափումը կարող է հեշտությամբ վնասել IC-ին: Այնուամենայնիվ, սովորական դիսկրետ բաղադրիչները, ինչպիսիք են սովորական փոքր էներգիայի դիոդները և փոքր էներգիայի տրանզիստորները, այնքան էլ չեն վախենում ստատիկ էլեկտրականությունից, քանի որ դրանց չիպի տարածքը համեմատաբար մեծ է, իսկ մակաբուծական հզորությունը համեմատաբար մեծ է, և հեշտ չէ բարձր լարումներ կուտակել: դրանք ընդհանուր ստատիկ պարամետրերում: Ցածր էներգիայի MOS տրանզիստորները հակված են էլեկտրաստատիկ վնասների՝ շնորհիվ իրենց բարակ դարպասի օքսիդի շերտի և փոքր մակաբուծական հզորության: Նրանք սովորաբար թողնում են գործարանը փաթեթավորումից հետո երեք էլեկտրոդների կարճ միացումից հետո: Օգտագործման ժամանակ հաճախ պահանջվում է հեռացնել կարճ ճանապարհը եռակցման ավարտից հետո: Բարձր հզորության MOS տրանզիստորների չիպերի մեծ տարածքի շնորհիվ սովորական ստատիկ էլեկտրականությունը չի վնասի դրանք: Այսպիսով, դուք կտեսնեք, որ հզոր MOS տրանզիստորների երեք էլեկտրոդները պաշտպանված չեն կարճ միացումներով (վաղ արտադրողները դեռ կարճ միացրել են դրանք գործարանից դուրս գալուց առաջ):

LED-ն իրականում ունի դիոդ, և դրա տարածքը շատ մեծ է IC-ի յուրաքանչյուր բաղադրիչի համեմատ: Հետեւաբար, LED-ների մակաբուծական հզորությունը համեմատաբար մեծ է: Հետեւաբար, ընդհանուր իրավիճակներում ստատիկ էլեկտրականությունը չի կարող վնասել LED- ները:

Էլեկտրաստատիկ էլեկտրականությունը ընդհանուր իրավիճակներում, հատկապես մեկուսիչների վրա, կարող է ունենալ բարձր լարում, բայց լիցքաթափման գումարը չափազանց փոքր է, իսկ լիցքաթափման հոսանքի տևողությունը՝ շատ կարճ: Հաղորդավարի վրա առաջացած էլեկտրաստատիկ լիցքի լարումը կարող է շատ բարձր չլինել, բայց լիցքաթափման հոսանքը կարող է լինել մեծ և հաճախ շարունակական: Սա շատ վնասակար է էլեկտրոնային բաղադրիչների համար:

Ինչու է ստատիկ էլեկտրականությունը վնասումLED չիպսերհաճախ չեն լինում

Սկսենք փորձարարական երեւույթից. Մետաղական երկաթե ափսեը կրում է 500 Վ ստատիկ էլեկտրականություն: Տեղադրեք լուսադիոդը մետաղյա ափսեի վրա (ուշադրություն դարձրեք տեղադրման եղանակին՝ խուսափելու համար հետևյալ խնդիրներից): Ի՞նչ եք կարծում, լուսադիոդը կվնասվի՞: Այստեղ, LED-ը վնասելու համար, այն սովորաբար պետք է կիրառվի իր քայքայման լարումից ավելի մեծ լարմամբ, ինչը նշանակում է, որ LED-ի երկու էլեկտրոդները միաժամանակ պետք է շփվեն մետաղական ափսեի հետ և ունենան խզման լարումից ավելի մեծ լարում: Քանի որ երկաթե թիթեղը լավ հաղորդիչ է, դրա վրա առաջացած լարումը հավասար է, և այսպես կոչված 500 Վ լարումը հարաբերական է գետնին: Հետևաբար, LED-ի երկու էլեկտրոդների միջև լարում չկա, և բնականաբար վնաս չի լինի: Եթե ​​դուք չեք շփվում LED-ի մեկ էլեկտրոդին երկաթե թիթեղով, իսկ մյուս էլեկտրոդը միացրեք հաղորդիչով (ձեռքով կամ մետաղալարով առանց մեկուսիչ ձեռնոցների) հողին կամ այլ հաղորդիչների:

Վերոնշյալ փորձարարական երևույթը մեզ հիշեցնում է, որ երբ LED-ը գտնվում է էլեկտրաստատիկ դաշտում, մի էլեկտրոդը պետք է շփվի էլեկտրաստատիկ մարմնի հետ, իսկ մյուս էլեկտրոդը պետք է կապվի գետնի կամ այլ հաղորդիչների հետ՝ նախքան այն վնասելը: Իրական արտադրության և կիրառման դեպքում, LED-ների փոքր չափերով, հազվադեպ է հավանականություն, որ նման բաներ տեղի ունենան, հատկապես խմբաքանակներում: Հնարավոր են պատահական իրադարձություններ. Օրինակ, LED-ը գտնվում է էլեկտրաստատիկ մարմնի վրա, և մի էլեկտրոդը շփվում է էլեկտրաստատիկ մարմնի հետ, իսկ մյուս էլեկտրոդը պարզապես կասեցված է: Այս պահին ինչ-որ մեկը դիպչում է կասեցված էլեկտրոդին, որը կարող է վնասել էլեկտրոդինLED լույս.

Վերոնշյալ երեւույթը մեզ ասում է, որ էլեկտրաստատիկ խնդիրները չեն կարող անտեսվել: Էլեկտրաստատիկ լիցքաթափումը պահանջում է հաղորդիչ միացում, և ոչ մի վնաս չկա, եթե կա ստատիկ էլեկտրականություն: Երբ տեղի է ունենում միայն շատ փոքր քանակությամբ արտահոսք, կարելի է դիտարկել պատահական էլեկտրաստատիկ վնասի խնդիրը: Եթե ​​դա տեղի է ունենում մեծ քանակությամբ, ապա ավելի հավանական է, որ դա չիպերի աղտոտվածության կամ սթրեսի խնդիր է: