Elektrostatický výboj

Elektrostatický výboj (ESD) (v angličtině, ESD pro elektrostatický výboj ) je průchodem elektrického proudu mezi dvěma objekty s elektrickými potenciály různými v extrémně krátké době. Tento termín se často používá v elektronice a průmyslu k popisu nežádoucích prchavých proudů, které mohou poškodit elektronická zařízení. Elektrostatický výboj je vážným problémem polovodičové elektroniky, jako jsou integrované obvody.

Způsobit

Příčinou účinků ESD je statická elektřina. Statická elektřina je generována triboelektrickým nábojem , k oddělení elektrických nábojů, ke kterému dochází, když jsou dva materiály uvedeny do kontaktu a poté odděleny. Příklady: chůze po koberci, otření hřebenu z plastu o suché vlasy, otření balónu o svetr nebo odstranění určitých druhů plastových fólií. Ve všech těchto případech přerušení kontaktu mezi dvěma materiály generuje náboj, čímž se vytvoří rozdíl elektrického potenciálu, který může vést k události ESD. Teorie elektrostatických výbojů je založena na elektromagnetismu a dielektriku .

Objev

Řecký Thales z Milétu řekl Thales , na V. ročník  století  před naším letopočtem. AD , objeví elektrostatický efekt, třel žlutou jantarovou barvu a všiml si, že přitahuje malé věci.

Základní zákon elektrostatiky stanoví Charles-Augustin Coulomb .

Jean Antoine Nollet navrhl první elektroměr v roce 1747. Elektrometry jsou vybíjeny ionizujícím zářením.

11. října 1745 vytvořil Ewald Georg von Kleist „Kleistianovu láhev“ (německy Erschütterungsflasche ), první elektrické paměťové zařízení, předchůdce kondenzátoru. V roce 1746 se Pieter van Musschenbroek v Leidenu pokusil kondenzovat elektřinu ve sklenici vody. Rotující skleněná koule je elektrostatický stroj. Statická elektřina generovaná třením rukou je přenášena řetězem zavěšenou kovovou tyčí a z ní drátem zavěšeným ve sklenici vody. Sklo funguje jako kondenzátor a ve vodě se hromadí velký náboj, zatímco se drží stejný náboj opačné polarity. Když Cuneus, žák Pietera van Musschenbroeka, natáhl drát z vody, dostal těžký šok, mnohem horší než ten, který by vznikl z elektrostatického stroje, protože množství uloženého náboje bylo mnohem větší než to, co by mohl terminál elektrostatického stroje uložit. Cuneusovi trvalo dva dny, než se vzpamatoval. Musschenbroek byl také ohromen silným šokem, který dostal od zařízení.

Typy

Nejdramatičtější formou ESD je jiskra, ke které dochází, když elektrické pole vytvoří ve vzduchu ionizovaný vodivý kanál. Pokud vzduch obsahuje hořlavé plyny nebo částice, může to způsobit menší obtíže osobám, vážné poškození elektronických zařízení, požáry a výbuchy.

Polní metr je zařízení pro měření magnetického pole. Detekuje elektrostatické magnetické pole v objektu a v prostředí. Detekuje také řadu vysílačů s nízkým výkonem, jako jsou mobilní telefony, bezdrátová zařízení, fotoaparáty a video vysílače. Zařízení měří elektrickou složku pole a dodává hodnotu ve voltech na metr (V / m) nebo v mikrotele (µT). Zařízení je třípásmový přijímač, frekvence je zachycena oscilátorem a zesílena pásmy.

Elektrostatické výboje jsou založeny na elektromagnetismu a dielektrikách. Geometrie vodičů, uspořádání a rychlosti hrají při elektrostatickém výboji důležitou roli a musí být zkontrolovány průmyslovým testem. Schopnost materiálu sbírat nebo ztrácet elektrony je uvedena v tabulce.

Elektrostatický výboj v letectví

Triboelektrický náboj se vyrábí třením rotoru vrtulníků a křídel letadel . Vrtulník rotory může způsobit napětí naprázdno 100.000  V400.000  V . Příznivé podmínky pro nabíjení jsou suchý vzduch, spousta částic a malý koronový efekt . Pro ochranu osob při přiblížení vrtulníků k zemi se používají statické výboje.

Aby byla letadla chráněna před bleskem a elektrostatickými výboji, jsou chráněna Faradayovou klecí vyrobenou z kompozitních materiálů . Nos letadla je obvykle injekční vodič a zadní je zpětný vodič a střed letadla je obklopen vodivou sítí.

Pasivní ohřívače, vodivé špičky spojené s letadlem, se používají pro konvenční letadla, což unáší ionty vzduchem, který je zametá vysokou rychlostí asi 200 m / s. U velkých letadel se používají unipolární generátory náboje, které vypouštějí do atmosféry proud rovný proudu, který nabíjí zařízení a vykládače volným proudem.

Katastrofa Hindenburg Zeppelin

Zeppelin LZ 129 Hindenburg byl zničen požárem 6. května 1937 při přistání u Lakehurst v New Jersey . Komise amerického ministerstva obchodu dospěla k závěru, že nehodu způsobil elektrický šok mezi vzducholodí a jedním z mokrých kotevních lan, který byl svržen na zem.

Ochrana proti elektrostatickým výbojům

Ochrana proti elektrostatickým výbojům je široce používána v elektronickém a mikroelektronickém průmyslu .

Elektrostatické výboje způsobují poškození elektronických systémů. Statická elektřina generuje vysoké napětí, které může překročit 30.000  V . Pohyb může generovat náboj 10 000  V. . Izolační materiály vytvářejí elektrostatická pole, generují napětí v blízkosti elektrických obvodů a poškozují součásti, když je na součásti vybíjen proud .

V průmyslu jsou chráněna ESD chráněná území, běžně známá jako elektrostatická chráněná oblast (EPA), pro výrobu elektronických systémů. Prostředí zón nesmí být kapacitní ani vodivé , prvky musí mít v průměru jeden megohm pro každý prvek, aby se vytvořil pomalý výboj, tento pomalý výboj chrání elektrické obvody, obvod nedostává výboj ze svého prostředí a nevypouští se do prvku. Odpor mezi pracovním stolem a zemí musí být Rg < 1 × 10 9  Ω . V oblastech EPA by elektrostatické pole kolem manipulovaného materiálu nemělo překročit 10 000  V / m .

Pracovní stoly jsou vyrobeny z vodivých prvků. Obsluha nosí plášť, boty, rukavice a náramek, oba vodiče. Náramky jsou spojeny se zemí pomocí drátu a odporu řádu megaohmů. Uzemnění personálu, celkový odpor systému, od osoby k obuvi a podlaze k zemi, musí být menší než 3,5 × 10 7  Ω .

Před vstupem do prostoru operátor vyzkouší vodivost svého těla mezi prstem a zemí. Odpor by měl být mezi 1 a 10 megohmy a je nutná speciální obuv ESD. Zkušební napětí 100  V .

Na pracovních deskách jsou často zapotřebí ionizátory .

Elektronické desky a elektronické prvky, které opouštějí oblast ESD, musí být zabaleny do speciálních ESD sáčků. Obsahují drobná vodivá vlákna, která chrání komponenty účinkem Faradayovy klece .

Zkoušky na pracovních pláštích se provádějí každý měsíc: odpor musí být menší než 10 9  Ω .

Testování osob s ESD botami se provádí jednou denně: pohyblivá hodnota by neměla překročit 100 voltů. Pokud podlaha není dostatečně vodivá, existují různé způsoby, jak ji zajistit, aby byla vodivá, například ESD malování podlah.

Definice

Standardy

Norma pokrývá požadavky nezbytné pro návrh, zavedení, implementaci a údržbu programu kontroly elektrostatického výboje s ohledem na činnosti týkající se: výroby, zpracování, montáže, instalace, balení, označování, údržby, testování, zkoušení, přepravy a manipulace části, sestavy a elektrická nebo elektronická zařízení, která by mohla být poškozena elektrostatickým výbojem, který je na modelu lidského těla roven nebo vyšší než sto voltů. Pro charakterizaci komponent se používají tři různé modely: model lidského těla (HBM), model stroje (MM) a model načteného komponentu (CDM).

V automobilu:

Plán průmyslového programu kontroly ESD

Poznámky a odkazy

  1. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2005ISAL0110/these.pdf
  2. „  Elektrostatický  “ na molybdenu (přístup k 7. srpnu 2020 ) .
  3. Žlutý jantar má přibližně hustotu vody, takže plave v hustší slané vodě (moře, oceán). Zdroj: Jean Meirat, Ancient Marines of the Mediterranean, Fayard, 1964, str. 58
  4. Sylvie Provost, Charles Coulomb. Přesnost inženýra. ve Vědeckých dobrodružstvích. Scholars in Poitou-Charentes XVI th to the XX th  century (J. Dhombres, ed.), Editions of the News Poitou-Charentes, Poitiers, 1995, str. 72-85. ( ISBN  978-2-911320-00-2 )
  5. (in) Staženo 12. srpna 2013 od Augustina Privata Deschanela (1876) Základní pojednání o přírodní filozofii, část 3: Elektřina a magnetismus, D. Appleton and Co., New York, přeložil a upravil JD Everett, s. 570, obr. 382
  6. „ADB: Kleist, Ewald Jürgen von - Wikisource“ [archiv], na de.wikisource.org (přístup 21. listopadu 2016)
  7. http://extranet.centrosolar.fr/wp-content/uploads/files/2011/07/Guide-foudre.pdf
  8. http://www.iabridal.com/comment-user-un-mesreur-de-champs/
  9. http://www.clefdeschamps.info/Comment-mesurer-le-champ
  10. http://f6bon.albert.free.fr/Champmetre.html
  11. http://www.microwave-rf.com/docs/ESD_precipitation_fr_Paris.pdf
  12. https://www.montena.com/en/systeme/systemes-de-tests-et-mesures/mil-std-331c-nato-aectp-250-esd-300-kv/
  13. http://epublications.unilim.fr/theses/2010/perrin-emmanuel/perrin-emmanuel.pdf
  14. https://hal.inria.fr/file/index/docid/244702/filename/ajp-rphysap_1980_15_1_81_0.pdf
  15. „6. května 1937. Zeppelin Hindenburg vzplanul při přistání v New Yorku během bouřky. »Na lepoint.fr [archiv].
  16. http://www.electrical-installation.org/enw/images/a/a4/F-La-protection-contre-les-chocs-electriques-1.pdf
  17. https://webstore.iec.ch/p-preview/info_iec61000-4-6%7Bed2.0%7Dfr_d.pdf
  18. https://www.iec-normen.de/dokumente/preview-pdf/info_iec61000-2-10%7Bed1.0%7Db.pdf
  19. „  ISO 10605: 2008  “ , ISO (přístup 7. srpna 2020 ) .

Podívejte se také

Související články

externí odkazy