электростатический разряд
.svg)
.svg)
Электростатический разряд ( английский разряд электростатический, сокращенно ESD ) возникает из-за большой разницы потенциалов, приводящей к пробоям напряжения . Эти пробои (возможно, видимые как искры ) вызывают короткий, сильный электрический ток и могут привести к возгоранию горючих веществ . При неблагоприятных условиях существует опасность возгорания и взрыва, а также опасность поражения людей электрическим током . Другими нежелательными последствиями электростатических разрядов являются повреждение электрических компонентов устройств. Особенно это касается полевых транзисторов .
Причиной разности потенциалов обычно является трибоэлектричество (трибоэлектрический эффект) или индукция . Статическое электричество возникает, например, при ходьбе по полу с ковровым покрытием. Если влажность ниже 20%, человека можно заряжать до 35000 В. Если влажность выше 65%, возможный заряд упадет ниже 1500 В.
Возникновение электростатических зарядов
Электростатические заряды являются частью электростатики и встречаются почти повсюду в нашей повседневной жизни. Только при определенной силе электростатического разряда (практическое правило: около 2000 В) это может быть воспринято людьми. Чаще всего возникает ощущение поражения электрическим током при наблюдении за статическим зарядом, например. B. ходить по ковру из синтетического волокна или водить рукой по пластиковым перилам, а затем по заземленному телу, z. Б. тронут радиатор. Кроме того, вспышки разряда можно увидеть глазом в темноте. Особенно хорошо это видно, например, когда снимает свитер из синтетического волокна в совершенно темной комнате. Многие электростатические разряды ниже порога восприимчивости человека, но могут возникать, например, B. быть вредным для электронных компонентов. Электростатические заряды иногда можно сделать заметными через свет и изолирующие предметы, такие как обрывки бумаги или волос.
В зависимости от силы разряда возможны травмы и возгорание. Хотя электростатические разряды на частях тела обычно вызывают опасность только из-за ударной реакции, они могут иметь серьезные последствия во взрывозащищенных зонах . Это относится к обращению с легковоспламеняющимися жидкостями и газами (например, на заправочных станциях, газовых системах), а также с сыпучими материалами ( взрывы пыли от муки, зерна, угольных шахт).
Техническое правило для опасных веществ TRGS 727 описывает методы анализа опасностей от электростатических зарядов и регулирует меры по предотвращению опасности воспламенения во взрывоопасных зонах. В Приложении D к TRGS 727 объясняются опасности поражения электрическим током от разряда статического электричества и представлены меры. Например, возгорание паров бензина при заправке v. а. предотвращается токопроводящими шлангами бака и должным образом заземленными шинами, а также электрическим контактом между кузовом автомобиля и форсункой, который в случае воспламенения составляет. B. припаркован только с плохо заземленными шинами, но его нельзя вытаскивать.
Бумажные машины, ткацкие станки, системы для производства и обработки пленки и зерновые мельницы также находятся в опасности. Здесь разделение заряда изготовленных пленочных полотен или сыпучего материала происходит аналогично ленточному генератору , а это означает, что детали машин также могут быть заряжены напряжением, опасным для людей. Пробой может вызвать возгорание пыли и - при многократных разрядах - также и горючих материалов.
Транспортные средства заряжаются от трения резиновых шин о дорогу. Однако этот эффект часто переоценивают - резина покрышки обычно имеет достаточную проводимость для рассеивания зарядов. Разряды, наблюдаемые при выходе из автомобиля, в основном вызваны трением одежды о материал обивки автомобильных сидений и приводят к тому, что водитель получает заряд по отношению к телу. Поэтому их нельзя предотвратить с помощью так называемой антистатической ленты на тыльной стороне.
В случае вертикально вытянутых металлических объектов, изолированных от земли, электростатический заряд от естественного электрического поля земли может принимать значительные значения. Контакт заземленного человека с изолированной от земли мачтой передатчика может вызвать поражение электрическим током (возможно, даже опасное для жизни), когда передатчик не работает и гроза не приближается.
Типы электростатического разряда
Искра и молния
Самый известный электростатический разряд - это молния . Молния может ранить или убить людей и животных, повредить оборудование или вызвать пожары и взрывы, особенно если в воздухе присутствуют горючие газы.
В более широком, разговорном смысле, молния всегда возникает, когда превышается предельная электрическая напряженность поля между двумя по-разному заряженными телами и между ними возникает искровой разряд .
Водород, содержащийся в корпусе дирижабля «Гинденбург», воспламенился электростатическим разрядом при посадке . Затем сгорела обшивка корпуса и содержимое корпуса дирижабля.
Коронный разряд
Коронный разряд , называемый также Elmsfeuer, происходит из - за высокой напряженности поля на сужающийся или , по крайней мере , не гладкие поверхности электрода. На концах иглы сильное изменение вектора нормали приводит к высокой концентрации носителей заряда, так что свободные носители заряда могут выходить из электрода медленно, то есть не в мгновение ока. Изгиб поверхности вызывает большое изменение градиента электрического потенциала непосредственно в области кончика иглы.
Кисть сброса
При радиусе электрода от 5 до 50 мм возникает так называемый щеточный разряд на пластине при напряженности электрического поля порядка 500 кВ / м.
ESD в области электроники
Электростатически чувствительные компоненты
Группа компонентов, чувствительных к электростатическому разряду (ESDS, англ. «Электростатический разряд»), включает почти все электрические, электронные и оптоэлектронные компоненты. В эту категорию также входят многочисленные электромеханические компоненты. Функционирование всех таких компонентов может быть нарушено или нарушено электростатическими разрядами.
Электростатические разряды могут вызвать повреждение компонентов микроэлектроники, поскольку в зависимости от размера компонента энергия статического разряда в полупроводнике ведет себя как энергия удара молнии в дерево. Это становится ясно, когда вы видите под микроскопом разрушение чипа электростатическим разрядом, который образовал там «кратер». По сравнению с молнией в природе, электростатический разряд имеет гораздо меньшее количество заряда и, следовательно, гораздо меньшее количество накопленной электрической энергии . Однако необходимо учитывать электрическую мощность, которая действует во время разряда. Поскольку продолжительность разряда может быть в очень коротком временном диапазоне от пс до нс, а зона повреждения или зона воздействия разряда часто находится в диапазоне от 5 мкм до 10 мкм, очень высокая электрическая мощность и очень высокая мощность. плотности возникают, несмотря на относительно низкую электрическую энергию (мощность на площадь) в компоненте.
Электростатический разряд - одна из наиболее частых причин отказа, особенно в случае интегральных схем на основе полупроводников. Особенно чувствительны схемы высокочастотной техники , диодные лазеры (полупроводники GaAs), а также полевые транзисторы и светоизлучающие диоды , которые часто допускают только запирающее напряжение 5–30 В. Поскольку разряды ощущаются только от 2000 В, необходимо принять меры для надежного предотвращения разрядов.
Эти компоненты могут быть разрушены не только внешними разрядами, но и электрическими полями, создаваемыми при манипуляциях, если превышена диэлектрическая прочность их иногда очень высокоомных соединений во входной зоне. Внутренние пробои напряжения или пробои напряжения приводят к разрушению или предшествующему повреждению, что приводит к немедленному или последующему отказу.
Оценка производителя электронных компонентов показала, что около четверти компонентов, отмеченных как дефектные, повреждаются из-за электростатического разряда.
Для проверки чувствительности к электростатическому разряду устройства или системы подвергаются стандартизированным разрядам и проверяются на наличие неисправностей или отказов. Чувствительность к электростатическому разряду рассматривается и исследуется в контексте электромагнитной совместимости (ЭМС). Устойчивость к электростатическому разряду является важной проблемой в производстве электроники, промышленной электроники, компьютерных технологий , телекоммуникационных технологий и автомобильной электроники .
Чтобы избежать повреждения электростатическим разрядом, все компоненты, критичные к электростатическому разряду (в частности, интегральные схемы , светодиоды , полупроводниковые лазеры , диоды Шоттки, полевые МОП-транзисторы и IGBT ), и сборки (например, компоненты компьютера ) должны обрабатываться в среде с защитой от электростатического разряда (с электростатической защитой). Area , EPA), упакованы и хранятся. Такие рабочие станции и защищенные от электростатического разряда зоны в производстве полупроводников приводят к тому, что существующие электростатические заряды контролируются относительно земли, и в наибольшей степени предотвращают генерируемые статическим электричеством заряды. Для этого используются электропроводящие рабочие поверхности , антистатические ленты , соответствующая мебель, одежда, обувь, напольные покрытия, ионизированный окружающий воздух и заземление всех компонентов.
Основные принципы защиты от электростатического разряда
Именно на это и направлена защита от электростатических разрядов.
- Предотвращение зарядки - для минимизации неизбежных паразитных зарядов, например Б. путем извлечения и заземления тела
- Предотвращение быстрых разрядов - разрядов никогда нельзя избежать, но можно принять меры предосторожности, чтобы не было быстрых разрядов и медленно возникающих электрических зарядов, например Б. может стекать через большое электрическое сопротивление.
Модели
Чтобы проверить долговечность электронных компонентов, были введены различные имитационные модели для импульсов электростатического разряда. Они условно разделены на 4 имитационные модели электростатического разряда :
- HBM - Модель человеческого тела: Модель человеческого тела имитирует разряд электростатически заряженного человека, когда он касается компонента. В результате ток, протекающий через компонент между разными соединительными контактами, считается текущим путем.
- MM - Модель машины: основная идея модели машины связана с моделью человеческого тела, но имитирует быстрый разряд электростатически заряженной машины, когда она вступает в контакт с компонентом. Как и в случае с ранее упомянутой моделью человеческого тела, предполагается, что путь прохождения тока представляет собой ток, протекающий через компонент между различными соединительными контактами.
- CDM - Модель заряженного устройства: Модель заряженного устройства принципиально отличается от модели человеческого тела и модели машины. Эта модель предполагает, что весь компонент электрически заряжен и внезапно разряжается относительно электрода с низким сопротивлением. Здесь не предполагается протекание тока через компонент.
- FCDM - Модель устройства с индуцированной зарядкой.
Исходя из предыдущего опыта, числовые значения отдельных моделей не могут быть преобразованы между моделями с использованием фиксированного коэффициента. Однако из-за модели числовое значение для модели человеческого тела больше, чем числовое значение для модели машины. В основном, однако, утверждение, что компоненты более надежны, чем больше соответствующее числовое значение.
Защитные конструкции внутри электронных компонентов
Для отвода электрических зарядов в интегральные схемы встроены защитные схемы, такие как ggNMOS, в случае внешних подключений . Они работают внутри сборок или при их подключениях. Следует отметить, что эти защитные схемы могут поглощать только максимальное количество энергии за один разряд. Если это количество энергии будет превышено, цепь, включая фактическую функцию цепи, может быть необратимо повреждена. В соответствии с общей тенденцией к уменьшению размеров структур полупроводниковых компонентов, защитные структуры внутри компонентов, которые обеспечивают защиту от электростатического разряда, также уменьшаются в размерах.
Защитные конструкции на сборках за счет дополнительных компонентов для защиты от электростатического разряда
Чтобы повысить надежность узлов в зоне взаимодействия с клиентами, на электрических линиях узла в зоне входа могут быть установлены специальные защитные компоненты, единственной задачей которых является защита от электростатического разряда или защита от электромагнитных помех. Эти компоненты затем поддерживают рассеяние напряжений на линиях по отношению к опорному потенциалу на модуле.
Защита от электростатического разряда через зоны защиты от электростатического разряда
Максимально допустимые статические заряды
Работа с компонентами, чувствительными к статическому электричеству, такими как электронные компоненты, требует особых мер предосторожности. Меры в электронике против статических разрядов и электрических полей описаны в DIN EN 61340-5-1. Соответствующее руководство пользователя содержит конкретную информацию о конструкции, которая, однако, не содержит каких-либо дополнительных нормативных спецификаций.
В промышленной среде зона защиты от электростатического разряда (EPA = Electrostatic Protected Area ) предназначена для обработки компонентов, подверженных риску электростатического разряда . Согласно уровню техники уровень напряжения электростатического заряда в зонах защиты от электростатического разряда не должен превышать предельное значение 100 В. Чтобы гарантировать это в долгосрочной перспективе, необходимо провести различные структурные и административные приготовления.
В качестве дополнительного требования нельзя превышать напряженность электрического поля 10 кВ / м в зонах электростатического разряда. Это числовое значение сначала звучит очень завышенно, но на практике требует больших усилий. Например, электростатически заряженные пластмассовые тела излучают электрические поля. Если компонент попадает в эффективную область этого поля, он может быть поврежден прямым воздействием поля или может быть электростатически заряжен и поврежден при контакте с незаряженным компонентом или прочно заземленным предметом. поверхность.
ESD-совместимые полы
В качестве элементарной предпосылки пол в этих зонах защиты от электростатического разряда должен иметь достаточную проводимость по отношению к опорному потенциалу PE. На практике хорошо себя зарекомендовали полы с сопротивлением утечке 1 МОм. В соответствии с современным уровнем техники сопротивление 1 ГОм может использоваться в зонах защиты от электростатического разряда, если тест на ходьбу может продемонстрировать, что максимальный заряд для сотрудников не превышает 100 В.
В зависимости от конструкции напольного покрытия ESD проводящий слой может наноситься в виде панелей, рулонов, покрытий или лаков. Сегодня в качестве антистатических полов широко используются покрытия или прокат.
ESD-совместимая обувь и защитная обувь
Чтобы отвести электростатический заряд через пол до потенциала земли, люди в зонах защиты от электростатического разряда должны носить токопроводящую обувь. Общее сопротивление системы потенциала человека и земли не должно превышать значение сопротивления 35 МОм. Предельное значение представляет собой последовательное соединение следующих частичных сопротивлений: пол, сопротивление переходу пол-обувь, обувь, сопротивление человеческого тела и переходное сопротивление человеческого компонента. На практике сопротивление обуви часто находится в диапазоне однозначных МОм. Значение сопротивления тела человека обычно значительно ниже, чем другие значения сопротивления, и включается в расчет со значением в несколько кОм. Сопротивление переходу между человеком и обувью и сопротивление переходу от человеческого компонента зависит от различных факторов, включая влажность кожи, и может варьироваться в более широком диапазоне.
Защитные перчатки, соответствующие требованиям ESD
В прошлом не существовало отдельного стандарта для защитных перчаток и, следовательно, не было явных предельных значений или спецификаций антистатических свойств. В будущем появится EN 16350 ( защитные перчатки от электростатического заряда ). Это определяет максимальное значение сопротивления 10 8 Ом. Минимальная изоляционная защита составляет 10 5 Ом. Следовательно, ESD-совместимые (проводящие) перчатки должны иметь объемное сопротивление от 10 5 до 10 8 Ом и соответствовать стандарту EN 16350 или методу испытаний EN 1149-1.
ESD-совместимая верхняя одежда
Необходимо носить специальную токопроводящую защитную одежду, чтобы люди в зонах защиты от электростатического разряда не получали недопустимый заряд при движении или трении о другие тела. В зависимости от дизайна и требований, это чистая хлопчатобумажная ткань или специальная ткань с различными материалами основы и добавлением специальных токопроводящих волокон пряжи, которые обладают высокой электропроводностью. Чтобы одежда могла выполнять свою защитную функцию, она должна быть плотно прилегающей и закрытой. Например, такая одежда может состоять из длинного рабочего пальто. При ношении защитной одежды от электростатического разряда убедитесь, что предметы одежды под ней полностью закрыты, в противном случае защитный эффект защитной одежды от электростатического разряда может быть снова отменен. Защитная одежда ESD по существу выполняет две задачи:
- Он не заряжается или заряжается слабо.
- Он целенаправленно проводит электрические заряды, которые прикладываются к одежде, защищающей от электростатического разряда, например (контакт с заряженными поверхностями или контакт одежды с кожей людей).
Согласно нынешнему уровню техники, одежда, совместимая с электростатическим разрядом, в основном изготавливается из чистого хлопка. С увеличением чувствительности компонентов хлопок становится все ближе и ближе к пределу, так что новая одежда ESD, сделанная из специальной ткани с проводящими волокнами, становится все более популярной.
ESD-совместимые рабочие поверхности
Чтобы гарантировать отсутствие недопустимо высоких зарядов в зонах защиты от электростатического разряда, рабочие поверхности, например Б. столов, полок и т. Д. Быть достаточно рассеянными. Стандарт рассматривает верхнее предельное значение 1 ГОм как предельное значение. Когда дело доходит до рабочих поверхностей, всегда следует помнить, что жестко заземленные металлические конструкции часто не являются оптимальными, поскольку они допускают очень быстрые электростатические разряды и практически не снижают протекающий ток разряда.
Заземление людей во время сидячих работ в зонах защиты от электростатического разряда
Когда вы сидите в кресле, существует повышенный риск возникновения электростатических зарядов, даже если они отображаются в зонах защиты от электростатического разряда и сделаны из ткани, рассеивающей статическое электричество. Ремешок для заземления на запястье также необходимо носить при сидячей деятельности, поскольку способность людей проводить электричество через обувь ESD и систему пола ESD больше не гарантируется из-за недостаточной силы контакта.
Объекты и оборудование в зонах защиты от электростатического разряда
Действует принцип: «То, чего нет, не может быть заряжено». В частности, это означает, что все, что требуется в зонах защиты от электростатического разряда, должно быть сначала проверено на необходимость, а затем проверено на поведение в соответствии с ESD. Как правило, настоятельно рекомендуются продукты, соответствующие требованиям ESD, сертифицированные в соответствии с DIN EN 61340-5-1. Если это невозможно, всегда используйте заземленные или рассеивающие электростатическое поле устройства и оборудование. Электропроводность можно определить, измерив сопротивление. Однако одного этого обычно недостаточно. Кроме того, все объекты и оборудование должны быть заряжены изолирующим элементом трения, и должно быть определено максимальное напряжение статического электричества. Кроме того, необходимо учитывать саморазряд объектов и оборудования (как быстро заряд снова падает до некритического значения).
Инструменты
В зонах защиты от электростатического разряда все инструменты, которые соприкасаются с компонентами, чувствительными к статическому электричеству, должны быть в значительной степени токопроводящими. Например, пластиковые ручки на инструментах могут вызвать разность электростатических потенциалов, которая может повредить чувствительные компоненты. Металлические инструменты иногда могут иметь решающее значение. Например, в области острых инструментов, например Б. пинцетом доходит до концентрации носителей электрического заряда. Высокая электрическая проводимость инструмента может привести к быстрому разряду даже при небольшом заряде. Это может привести к повреждению электростатическим разрядом.
В настоящее время доступны коммерчески доступные инструменты, в которых для рукояток используются электростатически проводящие материалы вместо пластмассовых материалов с высокими изоляционными свойствами. Электропроводность приводит к выравниванию потенциалов между человеком и инструментом. При прикосновении к компонентам или узлам происходит определенное медленное выравнивание заряда, предотвращающее повреждение электростатическим разрядом. Эти инструменты используются, например, в производстве электроники или для обслуживания клиентов, когда необходимо выполнить сборочные работы.
В целом, однако, следует отметить, что этот тип инструмента не может использоваться в средах, в которых используются разомкнутые напряжения или в которых возможно случайное прикосновение к токоведущим частям. Для этого следует использовать защитные изоляционные инструменты в соответствии с предписаниями VDE.
ионизация
Путем ионизированного воздуха электростатические заряды на теле ускоряются. Для этой цели можно использовать ионизатор, который целенаправленно испускает ионизированный воздух на более заряжаемые устройства и оборудование или на особо уязвимые компоненты. Посредством ионизации электрические заряды могут передаваться как на изолятор (например, пластмассовую деталь с высокой изоляцией), так и на электрически изолированный проводник (например, металлический корпус, удерживаемый пластмассовыми деталями с высокой изоляцией). Однако ионизация не является средством улучшения неадекватной защиты от электростатического разряда. Ионизацию можно использовать специально в особо критических точках, чтобы минимизировать индивидуальные, локально ограниченные риски на рабочем месте. Кроме того, при использовании ионизации необходимо уделять особое внимание влиянию на здоровье людей, находящихся поблизости.
Упаковка комплектующих и готовой продукции
Помимо обработки компонентов, чувствительных к статическому электричеству, также требуется безопасная транспортировка компонентов. Поэтому упаковка для компонентов, чувствительных к электростатическому разряду, сделана из электропроводящих материалов, например Б. Электростатически рассеивающие пластмассы. Некоторые электронные компоненты разрушаются при транспортировке в пластиковом пакете.
Упаковка для компонентов, чувствительных к электростатическому разряду, должна быть изготовлена из проводящего пластика (рассеивающего электростатический заряд). Существуют пленки, наполнители и пены, рассеивающие или металлизированные с наполнителями. Часто чувствительные соединения компонентов соединяются перемычкой короткого замыкания для транспортировки.
Дизайн упаковки, соответствующий требованиям ESD, описан в стандарте DIN EN 61340-5-3.
| Предметы для упаковки | EPA | УПА | ||
|---|---|---|---|---|
| ESDS | Непосредственно прикреплен | Обволакивающий | Непосредственно прикреплен | Обволакивающий |
| электростатически проводящий ESD-C или рассеивающий ESD-D (см. примечание 1) | электростатически проводящий ESD-C или рассеивающий ESD-D | как в пределах EPA ESD-C или ESD-D и с эффектом экранирования от электростатического разряда ESD-S (см. примечание 2) | Экранирующий эффект ESD-S от электростатического разряда | |
Примечание 1: для ESDS с батарейным питанием выбор материала или конструкции упаковки должен гарантировать, что батарея не будет разряжаться.
Примечание 2: Экранирование от электростатического разряда требуется только в том случае, если упаковка не обеспечивает защиту от электростатического разряда. электростатически незащищенная зона)
Обычно упаковка делится на категории (S), (C), (D) и (F) в зависимости от ее электропроводности.
ESD-C Conductive: Проводящий; Сопротивление от 1 кОм до 1 МОм
ESD-D рассеивающий: рассеивающий; Сопротивление от 1 МОм до 1 ТОм
ESD-S Shielding: экранирование; Защита от электростатических разрядов
ESD-F Защита от электростатического поля: защита от электростатических полей
Помимо защиты от электростатических разрядов, эта упаковка также должна обеспечивать адекватную защиту от воздействия статических полей. В дополнение к известным классам материалов для упаковки, с введением этого стандарта также была введена категория защиты (F). Материалы и упаковочные материалы этой категории также обеспечивают необходимую защиту от описанных статических полей.
В зависимости от конструкции может использоваться несколько слоев упаковки. Конструкция, соответствующая требованиям ESD, должна иметь, по крайней мере, внутренний слой, непосредственно соприкасающийся с компонентами.
В дополнение к защите от электростатического разряда эта упаковка также должна надлежащим образом защищать упакованное содержимое от механических и климатических воздействий.
Защита от электростатического разряда за пределами зон защиты от электростатического разряда
Зона защиты от электростатического разряда доступна не везде, где работают компоненты, чувствительные к статическому электричеству. Давайте представим, например, сервисное задание в области электроники для конечного потребителя. Однако в этом случае также могут быть приняты адекватные меры защиты от электростатического разряда. В этом случае, например, браслет заземления на запястье, который подключен к потенциалу земли, может предотвратить заряд человека. Существуют также токопроводящие маты, которые также могут быть подключены к потенциалу земли и, таким образом, позволяют безопасно хранить компоненты и узлы. Для работы в области электроники также доступны ESD-совместимые токопроводящие инструменты, которые отличаются от имеющихся в продаже изолирующих инструментов своей достаточной внутренней проводимостью.
Классификация материалов
Категория защиты экрана
Защитный эффект материалов в категории экранирования обеспечивается для металлов высокой электропроводностью материала. У этой категории самая высокая проводимость. Упаковка в этой категории обозначается буквой (S) вместе с символом защиты от электростатического разряда. Согласно стандарту поверхностное сопротивление материалов не превышает 100 Ом.
Категория защиты проводящая
В случае пластмасс категория защиты «проводящая» создается за счет использования частиц графита, которые вводятся в пластиковую матрицу. Эта категория имеет проводимость, которая ниже, чем проводимость категории экранирования, но выше, чем проводимость категории рассеяния статического электричества. Упаковка в этой категории обозначается буквой (C) вместе с символом защиты от электростатического разряда. Согласно стандарту поверхностное сопротивление материалов находится в диапазоне от 100 Ом до 100 кОм.
Категория защиты от статического рассеяния
Материалы защитной упаковки категории защиты от статического электричества имеют более высокое электрическое сопротивление, чем упаковка категории «токопроводящая». Электропроводность можно повысить за счет введения ионов металлов, например Б. Ионы меди, или нанесение антистатика на поверхность. Эти материалы также известны как электропроводящие. Упаковка в этой категории обозначается буквой (D) в связи с символом защиты от электростатического разряда. Согласно стандарту поверхностное сопротивление материалов находится в диапазоне от 100 кОм до 100 ГОм.
Категория изолятор
Все материалы с поверхностным сопротивлением более 100 ГОм классифицируются как электрические изоляторы с точки зрения электростатического разряда и больше не обладают электрической проводимостью, необходимой для защиты от электростатического разряда. Помимо рассмотрения с точки зрения электростатического разряда, необходимо добавить, что материалы этой категории также проводят электрический ток по физическим причинам, даже если поверхностное сопротивление превышает предельное значение согласно стандарту. С точки зрения электростатического разряда, рассеивающий эффект изоляторов уже недостаточен, и по этой причине изоляторы использовать нельзя.
Измерение
Электростатические заряды
Чтобы зафиксировать возможные риски от электростатических зарядов, вы должны полагаться на измерительные приборы, поскольку люди могут воспринимать разряды только при значении напряжения около 2000 В. Электростатические заряды и их напряженность электрического поля можно измерить с помощью измерителя электрического поля .
Кроме того, электростатический заряд в некоторых случаях также можно распознать посредством электростатического притяжения (см. Электростатика ). Однако обычно для этого требуются очень большие расходы. Однако здесь необходимо учитывать, что простое склеивание предметов вместе может быть основано на адгезии .
электростатический разряд
Электростатический разряд можно было измерить только несколько лет назад с помощью осциллографов реального времени с частотой> 1 ГГц, потому что микросхемы памяти не могли записывать быстрый, одноразовый и даже никогда не разрядный импульс (<1 нс). С помощью быстрых осциллографов реального времени было обнаружено, что z. B. при разряде человека за руку (человек идет по ковру и хватается за ручку) на самом деле происходит два разряда: 1. Сначала быстро разряжается рука (небольшой заряд, быстро) 2. Затем разряжается все тело (большой заряд) , примерно в десять раз больше продолжительности). Поскольку в реальных условиях распределение заряда и генерация искры сильно различаются, напряжение, ток и время разряда всегда индивидуальны. Они моделируются с помощью пистолетов ESD, которые изображают различные имитационные модели со вставками (модель человеческого тела, модель машины и т. Д.).
Поверхностное сопротивление и сопротивление утечке
Поверхностное сопротивление материалов и сопротивление утечки оборудования опорному потенциалу PE имеют решающее влияние на защиту от электростатического разряда. Зарядка происходит за счет трения о тела. Материалы с достаточно низким поверхностным сопротивлением гарантируют, что, с одной стороны, уровень зарядного напряжения сведен к минимуму, а с другой стороны, электростатический заряд может быть снова уменьшен. Сопротивление утечке устройств гарантирует, что электростатические заряды могут стекать относительно опорного потенциала земли, и, таким образом, недопустимо высокие заряды не могут возникнуть.
Оценка результатов измерений
Оценка результатов измерений обычно требует большого опыта. Как показывают практические испытания, в определенных случаях можно использовать материалы, поверхностное сопротивление которых также превышает допустимое предельное значение. Это тот случай, когда эти вещества заряжены лишь незначительно, например, из-за трения, и носители заряда снова разрушаются через очень короткое время.
ESD в других промышленных средах
Промышленная среда
Электростатические заряды могут препятствовать производству и переработке пластика (особенно пластиковой пленки ), бумаги, текстиля и стекла. С одной стороны, затруднена транспортировка материала; с другой стороны, нежелательные частицы ( пыль , ворс , порошок ) обычно прилипают к материалу из-за электрического заряда . Вот почему ионизаторы используются для разряда этих материалов, особенно на быстрых промышленных предприятиях.
Например, производственные машины для электроизоляции непрерывных продуктов и работы с изоляционными сыпучими материалами требуют специальных мер безопасности от электростатического заряда.
Постоянное заземление работающих людей в зонах электростатического разряда достигается с помощью заземляющих лент, антистатической одежды, антистатических перчаток и антистатической защитной обуви. Другие меры включают антистатические рабочие поверхности, напольные покрытия или токопроводящие покрытия офисной мебели.
литература
- DIN EN 61340-5-1 Электростатика - Часть 5-1: Защита электронных компонентов от электростатических явлений - Общие требования (IEC 61340-5-1)
- DIN EN 61340-5-1 Приложение 1 Электростатика - Часть 5-1: Защита электронных компонентов от электростатических явлений - Руководство пользователя (IEC 61340-5-2)
- DIN EN 61340-5-3 Электростатика - Часть 5-3: Защита электронных компонентов от электростатических явлений - Свойства и требования к классификации упаковки, используемой для компонентов, чувствительных к электростатическим разрядам (IEC 61340-5-3)
- Техническое правило для опасных веществ TRGS 727 Предотвращение опасности воспламенения из-за электростатических зарядов
- Хартмут Берндт: Электростатика - стандарты серии VDE понятны . 3. Издание. VDE Verlag GmbH, Берлин 2009 г., ISBN 978-3-8007-3049-0 .
Индивидуальные доказательства
- ↑ Филип Хэвенс: Когда смартфон или планшет «уничтожены»
- ↑ Пожар у сопла насоса - недооцененная опасность. Запад, 5 июля 2010 года.
- ↑ Нильс Йонассен: Мистер Статические взрывы и электростатические разряды. (Больше не доступно в Интернете.) В: Compliance Engineering. 1999, архивируются с оригинала на 8 июля 2011 года ; Проверено 5 марта 2011 года .
- ^ Кайзер, Кеннет Л.: Электростатический разряд . Тейлор и Фрэнсис, Вашингтон, округ Колумбия, 2006 г., ISBN 0-8493-7188-0 , стр. 2-73 .
- ↑ a b c d e f g h i j k DIN EN 61340-5-1 Электростатика - Часть 5-1: Защита электронных компонентов от электростатических явлений - Общие требования (IEC 61340-5-1)
- ↑ Дипл. Инж., MBA Eng. Маттиас Пезельт: Мы помогаем защитить вашу продукцию от электростатического разряда. Проверено 9 июня 2017 года .
- ↑ DIN EN 61340-5-1 Дополнение 1 Электростатика - Часть 5-1: Защита электронных компонентов от электростатических явлений - Руководство пользователя
- ↑ Обзор существующих значений, в зависимости от набора правил или стандартов, в обзоре стандартов ESD PPE (PDF; 66 kB)
- ↑ a b DIN EN 61340-5-3 Электростатика - Часть 5-3: Защита электронных компонентов от электростатических явлений - Свойства и требования к классификации упаковки, используемой для компонентов, чувствительных к электростатическим разрядам (IEC 61340-5-3)