+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Статическое электричество и защита от него – RozetkaOnline.COM

В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с проявлениями статического электричества. Это могут быть и вполне безобидные кратковременные разряды, которые похожи на легкое покалывание, и вполне ощутимые, болезненные удары, настигающие нас, когда мы примеряем одежду, просто садимся в машину или беремся за дверную ручку.

При этом явление статического электричества бывает чрезвычайно опасным, так как может вызывать возгорания легковоспламеняемых веществ и сред, вроде бензина или пыли, кроме того выводит из строя чувствительные электронные компоненты, вызывает помехи в работе приборов, да и просто является причиной серьезного дискомфорта для человека.

Чтобы знать, как защитить себя и окружающие предметы от воздействия статического электричества, необходимо понимать суть его происхождения и причины появления.

В этой статье я постараюсь максимально доступно и наглядно, простым языком, без лишних сложных физических терминов, объяснить, что такое статическое электричество, как оно образуется и что является лучшей защитой от него.

Что такое статическое электричество, как оно образуется

Как я уже сказал, статическое электричество может воздействовать на нас в различных местах, в любой момент, даже тогда, когда вы просто пытаетесь открыть дверь, касаясь дверной ручки.

Чтобы понять причину появления статического электричества для начала нужно вспомнить о природе материи.

Как вы знаете вся материя состоит из атомов, которые, в свою очередь, состоят из трех разных видов более мелких частиц:

– отрицательно заряженных электронов

– положительно заряженных протонов

– не имеющих зарядов нейтронов

В большинстве тел, чаще всего, электроны и протоны полностью компенсируют друг друга, их количество в атомах равное, соответственно, эти предметы электронейтральны.

Но так как электроны очень маленькие частицы и их масса незначительна, то даже обычное трение даёт слабо связанным электронам достаточно энергии, чтобы они покинули свои атомы и перешли в атомы на другой поверхности.

Когда это происходит у одного объекта протонов остаётся больше, чем электронов, и он становится положительно заряженным, а объект у которого больше электронов, наоборот, накапливает отрицательный заряд. Такая ситуация называется дисбалансом зарядов или еще разделением зарядов.

Но как вы знаете, природа постоянно стремится к восстановлению равновесия поэтому, когда одно из заряженных тел вступает в контакт с другим, свободные электроны немедленно используют эту возможность попасть туда где они нужнее, где их не хватает – покинув отрицательно заряженный объект, чтобы восстановить баланс.

Вот это перескакивание электронов от отрицательно заряженного тела и есть знакомое всем явление – статическое электричество, называемое еще статическим разрядом.

К счастью это происходит далеко не с каждым объектом, иначе нас бы било током постоянно.

Чаще всего слабо связанными электронами обладают материалы – электрические проводники, самым ярким представителем которых являются металлы. А вот у диэлектриков, изоляторов, материалов, плохо проводящих электрический ток, электроны прочносвязанные, они свободно не переходят к атомам других материалов.

С большей вероятностью накапливание электрического разряда происходит именно при взаимодействии проводника с диэлектриком, при трении одного материала о другой.

Так, например, когда вы просто идёте по ковру, электроны вашего тела, из-за трения ног об ковер, перемещаются на него, так как человеческое тело проводник электрического тока. В то же время материал ковра – шерсть, сопротивляется отделению своих прочносвязанных электронов, являясь диэлектриком.

И хотя в момент, когда вы находитесь на ковре, ваше тело и ковер вместе остаются электрически нейтральными у них уже есть разделение разрядов.

И теперь, когда вы просто дотрагиваетесь до металлической дверной ручки – немедленно ощущаете статический разряд. Всё дело в том, что свободные электроны с металлической ручки перескакивают на вашу руку замещая потерянные вашим телом электроны, которые перескочили на ковер.

Теперь, я думаю, вам понятно, что такое статическое электричество и почему оно образуется. Кстати, его самым ярким проявлением в природе являются молнии.

При определенных условиях в облаках происходит разделение зарядов, после чего этот дисбаланс нейтрализуется, электроны высвобождаются и поглощаются другими телами – домами, землей или даже другим облаком, с образованием гигантской вспышки – молнии.

Защита от статического электричества

И так, зная природу статического электричества, вы сможете эффективно применять и защиту от него, не только дома в быту, но и на производстве.

Есть несколько основных видов мер защиты от статического электричества:

– создание условий для рассеивания свободных электронов

– предупреждение возникновения и накапливания статического электричества

ЗАЗЕМЛЕНИЕ

Основным и самым главным средств защиты от статического электричества является организация заземления токопроводящих, не находящихся под напряжением элементов, будь то корпус стиральной машины, автомобиля или токарного станка. Делается это, чтобы образующиеся свободные электроны, идя по пути наименьшего сопротивления, отводились в землю.

У большей части домашней бытовой техники – холодильников, стиральных машин и т.д. для этого используется третий желто-зеленый заземляющий проводник питающего кабеля, которым он подключается к сети. В остальных же случаях на корпус подводится отдельный провод, также подключаемый к системе заземления.

В случае же с автомобилем, используется токопроводящая полоса или цепь, которая крепиться одним концом к кузову машины, а второй касается земли.

увеличение электропроводимости диэлектрических материалов

Еще одним из распространенных способов защиты от статического электричества является увеличение электропроводимости диэлектрических материалов, за счет чего они получают возможность отводить свободные электроны.

Достигается это путем нанесения на диэлектрические предметы токопроводящих покрытий или материалов, например, поверхностной плёнки из токопроводящего материала, тонкой фольги и т. д.

В частности, в быту, можно пользоваться специальными средствами, так называемыми, антистатиками, думаю многие женщины понимают, о чем идёт речь.

Такой спрей-антистатик обычно состоит из токопроводящего полимера, растворённого в смеси деионизированной воды и спирта. После обработки поверхности раствор испаряется, а полимер остается в виде тончайшей токопроводящей плёнки, которая не даёт заряду накапливаться на поверхности предмета.

Подобный эффект также достигается увеличения влажности воздуха до 60-70%, при котором на поверхности диэлектриков появляется тонкая пленка влаги, за счет которой, обеспечивается достаточная поверхностная электропроводность материалов.

ИОНИЗАЦИЯ ВОЗДУХА

Эффективным и доступным средством защиты от статического электричества также является ионизация воздуха.

Для этого используется специальный прибор – ионизатор, который генерирует поток положительно и отрицательно заряженных ионов, распространяемых вентилятором. Они, притягиваются к молекулам противоположной полярности окружающих предметов и нейтрализуют статический заряд на них.

Если же не получается бороться со статическим электричеством вышеперечисленными способами, можно действовать более кардинально. Например, начать пользоваться повседневными предметами их других материалов слабоэлектризующимися или неэлектризующимися вовсе. Заменить чехлы в автомобиле, купить другие тапочки для дома и т.д.

Если же вы знаете другие действенные способы защиты от статического электричества – обязательно пишите о них в комментариях к статье, это будет полезно и интересно многим. Кроме того, как всегда приветствуется здоровая критика, вопросы, предложения, буду рад общению.

Защита от статического электричества

Все тела по электрическим свойствам делят на проводники и изоляторы (диэлектрики). Если проводники способны проводить ток, то диэлектрики этой способностью не обладают. Поэтому на веществах и материалах, имеющих удельное объемное электрическое сопротивление более 105 Ом • м (диэлектрик), при трении, дроблении, интенсивном перемешивании происходит перераспределение электронов с образованием на поверхностях соприкосновения двойного электрического тока, что является непосредственным источником возникновения статического электричества.

Искровые разряды статического электричества могут вызвать взрыв и пожар.

Особенно большую опасность представляют разряды статического электричества, образующиеся при сливе и наливе легковоспламеняющихся и горючих жидкостей свободно падающей струей.

В производственных условиях накопление зарядов статического электричества может происходить на приводных ремнях, транспортерах, при движении пылевоздушной смеси в трубопроводах, например при транспортировке муки пневмосистемами или аэрозольтранспортом.

Заряды статического электричества могут накапливаться на людях, особенно если подошва обуви не проводит электрический ток, одежде и белье из шерсти, шелка или искусственного волокна, а также при движении по нетокопроводящему полу или выполнении ручных операций с диэлектриком. Потенциал изолированного от земли тела человека может превышать 7 кВ и достигать 45 кВ. Соприкосновение человека с заземленным предметом вызывает искровой разряд.

Энергия разряда этой искры может составлять 2,5 … 7,5 мДж. Кроме того, статическое электричество оказывает неблагоприятное физиологическое воздействие на человека, подобное мгновенному удару электрическим током. Величина тока при этом незначительна и непосредственной опасности для человека не представляет. Однако искра, проскакивающая между телом человека и металлическим объектом, может явиться причиной производственного травматизма и при определенных условиях даже создать аварийную ситуацию.

В производствах, где существует опасность воспламенения взрывоопасных смесей разрядом с человека, необходимо обеспечить работающих электропроводящей (антистатической) обувью. Обувь считается электропроводящей, если электрическое сопротивление между электродом в форме стельки, находящимся внутри обуви, и наружным электродом меньше 10

7 Ом.

Покрытие пола, выполненное из бетона толщиной 3 см, спецбетона, пенобетона, считается электропроводящим.

Для предупреждения возможности возникновения опасных искровых разрядов с поверхности получаемых и перерабатываемых веществ, используемых в производстве диэлектрических материалов, оборудования, а также тела человека необходимо предусматривать меры защиты от разрядов статического электричества.

Основными способами устранения опасности от статического электричества являются:

отвод зарядов путем заземления оборудования и коммуникаций;

однако заземление неэффективно, когда применяют аппараты и трубопроводы из диэлектрика или происходит в процессе технологических операций отложение на внутренней стороне стенки трубопроводов или оборудования нетокопроводящих материалов;

добавление в электризуемые вещества антистатических веществ (графит, сажа, полигликоли и др.), позволяющих уменьшить сопротивление этих веществ;

увеличение относительной влажности воздуха (общей или только в местах образования зарядов статического электричества) до 70 .

.. 75 %;

применение антистатических веществ;

наиболее важным свойством антистатических веществ является их способность увеличивать ионную проводимость и тем самым снижать электрическое сопротивление материалов;

ионизация воздуха, заключающаяся в образовании положительных и отрицательных ионов воздуха, которые нейтрализуют заряды статического электричества;

ограничение скорости движения твердых и жидких веществ в коммуникациях и оборудовании;

заведомо безопасной скоростью движения и истечения диэлектрической жидкости является 1,2 м/с.

Практический способ устранения опасности от статического электричества выбирают с учетом эффективности и экономической целесообразности.

Защита от статического электричества на современном предприятии – статья для склада и производства

 
Складское оборудование

17.01.2018

Хотите иметь современную защиту от статического электричества на своем производстве? Читайте нашу статью об организации защиты (ESD Protected Area) на производстве.   

Электростатический разряд ESD

Статическое электричество проявляет себя при любом движении человека. При этом статический заряд при касании рукой проводящего материала очень быстро «стекает с тела». Это так называемый  ESD (Electro Static Discharge) — электростатический разряд. 


Статическое электричество создает множество проблем в электронной промышленности. Обычно действие статического электричества оказывается незаметным, т.к. что наше тело не чувствуют разрядов до 3000 вольт. 


Эти разряды в форме искры проявляются лишь при напряжениях свыше 5000 В. В электронной промышленности наиболее чувствительные компоненты могут выходить из строя уже при напряжении 30 В, тогда как большинство стандартных компонентов чувствительны к разрядам с напряжением 100 … 200 В. Наличие статических разрядов не всегда легко обнаружить. 


Статические разряды на рабочем месте

Выход продукции из строя не всегда можно предотвратить в процессе производства, что приводит к неисправностям на более поздних сроках.

Сразу после определения потенциальной опасности статических разрядов на каждом рабочем месте могут быть предприняты эффективные способы защиты, предотвращающие выход компонентов из строя. 

ЕРА (ESD Protected Area)

При изготовлении современных электронных компонентов необходимо обеспечивать всестороннюю защиту от электростатических разрядов. В защищенной от электростатических разрядов зоне – ЕРА (ESD Protected Area) — для этого всегда необходимо применять антистатические материалы и оборудование, причем защита должна распространяться от начального этапа производства до окончательной проверки годности и упаковки компонентов.

Контроль статических разрядов

Систематический подход к проблеме контроля статических разрядов в рабочей области должен включать в себя следующее: 

  • Организация антистатических рабочих мест, транспорта, складских систем хранения
  • Организация антистатического рабочего инструментального хозяйства
  • Наличие антистатической промышленной мебели, рабочей одежды, обуви, браслетов
  • Обучение персонала и контроль качества производства по номам ESD
  • Поддержание чистоты в помещении, поскольку пыль обладает свойствами диэлектрика
  • Аудиты для обеспечения непрерывной защиты от статического электричества

Хотите организовать эффективную защиту рабочих мест от статического электричества? Обращайтесь в КИИТ! Опытные специалисты АО «Компания инноваций и технологий» помогут Вам в организации и модернизации производства в соответствии с современными нормами защищенных от электростатических разрядов зон ЕРА (ESD Protected Area).   


Похожие статьи

Антистатические системы хранения мелких деталей

Как выбрать рабочий стул для производства?
Эргономика рабочих мест на производстве
Эргономичные регулируемые стулья для производства
3D онлайн конфигуратор рабочего места

Возврат к списку статей

меры, применяемые на производстве и в бытовых условиях

Статическим электричеством называется появление свободного заряда на поверхностях диэлектриков. Возникновение электростатического поля несёт в себе большую опасность для производственных циклов, связанных с горючими веществами, пылью, легко воспламеняющимися парами. Эти заряды могут порождать нарушения в работе электронных устройств и приборов. Защита от статического электричества необходима и для профилактики многих заболеваний.

Природа статического электричества

В равновесном состоянии молекулы и атомы любого вещества имеют одинаковое количество положительно и отрицательно заряженных частиц. Отрицательно заряженные частицы, электроны, могут перемещаться от одного атома к другому, создавая тем самым разные заряды атомов.

Там, где появляется лишний электрон, — заряд отрицательный. Где недостаёт электрона — положительный. Эти неподвижные в пространстве заряды создают электростатическое поле. Оно возникает в таких случаях:

  • При трении одного предмета о другой.
  • При резком перепаде температур.
  • Вследствие воздействия различных излучений (ультрафиолетового, радиоактивного).
  • Статические заряды накапливаются на теле человека при ношении синтетической или шерстяной одежды. Они возникают в кузове автомобиля при движении.

Очень опасно перевозить бензин в пластиковых канистрах. При трении жидкости о стенки образуется статическое электричество, которое может вызвать искру и воспламенить пары бензина.

Искры, возникающие в процессе разряда электростатических полей, способны вызвать возгорание в запылённых и загазованных помещениях.

Опасность для человека

Необходимость устранять опасности, связанные с появлением электростатического поля, существует и на производстве, и в быту. Защита от статического электричества на производстве является обязательной при взрывоопасных и пожароопасных производственных процессах. В соответствии с правилами техники безопасности необходимо защищать работников на предприятиях от поражения током.

Напряжённость электростатического поля невелика и при редком воздействии не вредит здоровью, но при этом возможно возникновение мышечных реакций, судорог, которые приведут к аварии. Длительное же воздействие электростатических полей может оказывать влияние на работу сердечно-сосудистой системы. Отрицательно действует электростатическое поле и на электронные приборы. В результате разряда они часто выходят из строя.

Обеспечение безопасности дома и квартиры

Свободный электрический заряд накапливают: резиновая обувь, синтетическая одежда, линолеум и пластик, ковры, железобетонные стены. Для защиты жилых помещений прежде всего нужно следить, чтобы влажность воздуха была не меньше 60%.

Существует большой выбор увлажнителей воздуха, которые способны решить эту проблему. Для нейтрализации электростатических зарядов применяются ионизаторы воздуха. Правила защиты от статического электричества:

  • Использовать в жилых помещениях зануление и заземление электропроводки.
  • Избавляться от пыли, не допускать её скопления на ковровых покрытиях.
  • Соблюдать правила электробезопасности.
  • Обрабатывать синтетическую одежду антистатиком.

Защита от свободных электрических зарядов поможет сберечь здоровье, избежать взрывов и возгораний, улучшить работу технологических устройств и электронных приборов. Эти меры очень важны как для охраны каждого дома, так и для безопасности и улучшения условий для работников на производстве.

Защита от статического электричества

Опасность возникновения статического электричества проявляется в возможности образования электрической искры и вредном действии его на организм человека. Электризация — это комплекс физических и химических процессов, приводящих к разделению в пространстве зарядов противоположных знаков или к накоплению зарядов одного знака. При статической электризации напряжение относительно земли достигает десятков, а иногда и сотен тысяч вольт. Для воспламенения от электрической искры требуется минимальная энергия, так как малый объем газа от искры нагревается до высокой температура за предельно короткое время.

Вредное воздействие на организм человека статическое электричество оказывает не только при непосредственном его контакте с зарядом, но и за счет действия электрического поля, возникающего вокруг заряженных поверхностей.

Основные способы защиты от статического электричества следующие: заземление оборудования, сосудов и коммуникаций, в которых накапливается статическое электричество; увеличение поверхностной проводимости диэлектрика; увлажнение окружающего воздуха; ионизация воздуха или среды нейтрализатором статического электричества; подбор контактных пар; изменение режимов технологического процесса, использование операторами спецобуви с электропроводящей подошвой и др.

Организация молниезащиты промышленного предприятия

При превышении напряженностью электрического поля атмосферы критического значения возникает разряд, сопровождающийся ярким свечением — молнией и звуком (громом). Сила тока в канале молнии достигает 200 000 А, температура составляет 6000—10000 °С и более, время существования молнии 0,1—1 с.

Различают первичные проявления молнии (прямой удар) и вторичные проявления в виде электростатической и электромагнитной индукции. Прямой удар молнии может вызвать пожар и произвести разрушение сооружений. Вторичные проявления молнии опасны тем, что возможно искрение, которое устраняется посредством заземления всех металлических элементов.

Устройство, служащее для защиты объекта от прямых попаданий молнии, называется молниеотводом Он принимает удар молнии на себя и отводит ток в землю. Молниеотвод состоит из опоры, молниеприемника, токоотвода и заземлителя. Молниеприемники могут быть стержневыми, тросовыми (антенными), сетчатыми. Все здания и сооружения по степени требований к молниезащите делятся на три категории в зависимости от назначения и технологических особенностей объекта по степени пожаро- и взрывоопасности.

I категория — это здания (сооружения), отнесенные к зонам классов B-I и В-II. Молниезащита таких объектов предусматривается независимо от средней грозовой деятельности и места расположения объекта на территории России.

II категория — это здания (сооружения) зон классов В-Ia и В-IIа; молниезащита здесь выполняется при грозовой деятельности 10 ч в год и более.

III категория — это здания (сооружения) зон классов П-I, П-II и П-IIа, а также открытые зоны классов П-III. Молниезащита этих объектов предусматривается в местностях с грозовой деятельностью 20 ч в год и более.

Защитное действие молниеотвода характеризуется зоной защиты, под которой понимается пространство, защищенное с определенной вероятностью от попадания молнии. Граница зоны, охраняемой одним стержневым молниеотводом высотой до 60 м, определяется образующими двух конусов, высоты которых равны 0,8Н и Н, где Н — высота стержневого молниеотвода, м; а радиусы этих конусов соответственно равны 0,75Н и 1,5Н.

Границы зоны, охраняемой одним стержневым молниеотводом


Оптимальное расстояние между двумя спаренными стержневыми молниеотводами следует принимать равным двум-трем высотам одного молниеотвода. Молниеприемники и токоотводы должны иметьсечение не менее 50 мм2, они должны соединяться с заземлителями кратчайшим путем и не иметь петель и острых углов, которые могут быть источниками искровых и дуговых разрядов.

Величина импульсного сопротивления заземлителя не может быть замерена приборами и определяется по известным значениям сопротивления растеканию тока из таблиц.

Тросовые молниеотводы выполняют из стального многопроволочного оцинкованного троса сечением не менее 35 мм.

V. Защита от статического электричества / КонсультантПлюс

V. ЗАЩИТА ОТ СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА

 

5.1. Наиболее опасными в отношении возникновения и накопления электростатических зарядов при работе со взрывчатыми веществами являются операции просеивания, измельчения, смешивания компонентов, загрузка и выгрузка взрывчатых веществ, пневмотранспортирование и пневмозаряжание, а также изготовление гранулитов, у которых это связано с интенсивным разбрызгиванием дизельного топлива.

5.2. Конструкции оборудования должны предусматривать меры, предупреждающие накопление зарядов статического электричества в опасных пределах путем:

— заземления электропроводящих узлов и деталей;

— увлажнения взрывчатого вещества;

— применения электропроводящих материалов.

Электропроводящими считаются материалы с удельным электрическим сопротивлением не выше 10 КОм.м.

5.3. Заземлению подлежат все электроизолированные между собой части оборудования, в которых происходит электризация перерабатываемых взрывчатых веществ.

В пневмозарядных устройствах порционного действия с разовой дозой гранулированных взрывчатых веществ массой до 5 кг при длине зарядного трубопровода до 5 м специальное заземление не обязательно.

5.4. Сопротивление заземляющего устройства, предназначенного для защиты от статического электричества, не должно превышать 100 Ом.

5.5. Сопрягаемые узлы и детали изделий, на которых возможно накопление зарядов статического электричества, должны быть электрически связаны с заземляющим контуром проводящими перемычками. В этих целях допускается использование болтов, шпилек, арматуры гидро-, пневмо- и электропроводок.

Для присоединения заземляющих проводников в конструкции оборудования необходимо предусматривать специальные болты с гайками (диаметром не менее 10 мм). Инвентарный заземляющий проводник должен иметь сечение не менее 6 мм2.

5.6. Заземляющие крепления должны устанавливаться на выступающих площадках, приливах или приваренных планках. Место крепления заземлителя должно иметь выделяющееся обозначение (стрелка, надпись). Для заземления металлических элементов трубопроводов допускается использование металлических хомутов сечением не менее 25 мм2.

5.7. Зарядное оборудование, монтируемое на колесной базе с неэлектропроводящими покрышками, необходимо заземлять проводящими элементами (цепи, плетеные металлические шины, специальные эластичные материалы).

5.8. Пневмотранспортирование взрывчатых веществ, в т.ч. пневмозаряжание, разрешается осуществлять по электропроводящим или полупроводящим шлангам (трубам) с удельным электрическим сопротивлением по всей длине не более 10,0 КОм. м.

При пневмозаряжании шпуров гранулитами с применением зарядчиков порционного типа в организациях, разрабатывающих многолетнемерзлые месторождения полезных ископаемых в условиях отрицательных температур, допускается применение резинотканевых зарядных шлангов длиной до 5 м.

5.9. Для транспортирования (перекачки) водосодержащих, эмульсионных взрывчатых веществ или вязкожидких электропроводящих компонентов допускается применять трубы с удельным электрическим сопротивлением до 10,0 МОм.м.

5.10. Для уменьшения образования зарядов статического электричества в конструкции оборудования при пневмозаряжании следует предусматривать устройства для дозированного смачивания взрывчатых веществ водой или специальными составами.

5.11. Штуцера для присоединения зарядных трубопроводов должны изготавливаться из электропроводящих материалов.

5.12. На оборудовании разрешается применение ременных передач (плоские, клиновые), а также транспортерных лент, с удельным электрическим сопротивлением, не превышающим 10,0 КОм. м. Также допускается использование конвейерных лент с поверхностным удельным электрическим сопротивлением до 300,0 МОм, если скорость их движения не превышает 1,5 м/с.

5.13. Тканевые рукава, направляющие поток взрывчатого вещества от выгрузочного люка растаривающей установки (бункера накопителя) в зарядную машину или от зарядной машины в устье скважины, должны систематически обрабатываться растворами поверхностно-активных веществ, не вступающих в химическую реакцию с компонентами взрывчатых веществ. Периодичность обработки рукавов поверхностно-активными веществами следует определять в соответствующей инструкции, утвержденной техническим руководителем предприятия.

Зарядные рукава, предназначенные для подачи в скважины и шпуры водосодержащих взрывчатых веществ, могут быть резинотканевыми.

Независимо от материала рукавов конструкции их креплений должны обеспечивать надежный контакт рукавов с заземленными металлическими узлами зарядного оборудования.

5.14. Не допускается применение в оборудовании подшипников или вкладышей к ним из неэлектропроводящих материалов.

5.15. Меры по защите от статического электричества должны указываться в специальном разделе проектной документации на разрабатываемое оборудование, а также в нормативно-технической и эксплуатационной документации.

Защита трансивера от статического электричества

Такие антенны, как вертикалы и диполи, способны копить статический заряд. Любой радиолюбитель рано или поздно сталкивается с этим феноменом. В частности, взявшись за UHF-разъем коаксиального кабеля, идущего к вертикалу или диполю, иногда можно почувствовать покалывание или даже жжение в пальцах. Статика не представляет угрозы здоровью человека, однако является нередкой причиной выхода из строя трансиверов.

Важно! Данная заметка посвящена только защите от статики. В частности, не рассматривается грозозащита антенны и любые другие вопросы. Отмечу также, что я не претендую на звание выдающегося электрика, поэтому буду благодарен за любые поправки и дополнения в комментариях.

Вертикалы и диполи можно рассматривать, как два проводника, не соединенных между собой. То есть, в сущности, огромный конденсатор. При определенных условиях, например, в сухую ветреную погоду, в результате трения молекул воздуха об антенну, часть электронов «перепрыгивает» с этих молекул на полотно антенны. Как результат, в нашем конденсаторе копится статический заряд, который может составлять десятки киловольт. Это напряжение не опасно для человека, потому что для человека опасен большой ток, а он не может возникнуть из-за статического заряда. Каждый раз, когда вас бьет током металлическая дверная ручка или свитер другого человека, там те же десятки киловольт. А вот на антенном разъеме трансивера такая разность потенциалов ни к чему хорошему не приводит. Terry Lee, KD7TTT выложил на YouTube видео, которое наглядно демонстрирует суть проблемы.

Антенны, представляющие собой КЗ по постоянному току (рамочные антенны, петлевые диполи, J-антенна) менее склонны к накоплению статики. Но в них также возможно возникновение статического заряда, между антенной и землей. Для решения этой проблемы необходимо заземлить либо саму антенну (если тип антенны это позволяет), либо внешнюю сторону оплетки коаксиального кабеля. Это позволит статическому заряду стекать в землю. На тему того, как правильно сделать заземление, пишут целые книги, см к примеру Grounding and Bonding for the Radio Amateur. Поэтому данная тема, увы, выходит за рамки поста.

Вернемся к вертикалам и диполям. Бороться со статикой в данных антеннах можно разными способами. Некоторые радиолюбители рекомендуют устанавливать между плечами диполя резистор на высокую мощность, номиналом порядка 100 кОм. На работу антенны такой резистор практически не влияет, но теперь между плечами диполя может течь ток. Прием работает, но имеет недостаток — статика может копиться быстрее, чем она успевает стекать через резистор. Другой прием заключается в использовании трансформатора 1:1. Тогда антенна будет представлять собой КЗ по постоянке, как рамочная антенна. Но такой подход, насколько мне известно, не использует никто. Дело в том, что в трансформаторе всегда есть потери, порой значительные. Если трансформатор выполнен на ферритовом кольце, это увеличивает его стоимость и ограничивает допустимую мощность, так как трансформатор может перегреваться. Наконец, используют и закороченную четвертьволновую линию. Минусы этого подхода — зависимость от частоты и существенная длина линии на КВ.

Достаточно универсальный подход заключается в использовании дросселя с большой индуктивностью. В английском языке его называют static bleeder. Правильно подобранный дроссель имеет высокий импеданс на радиолюбительских частотах, благодаря чему практически не влияет на работу антенны. В то же время, он представляет собой КЗ по постоянному току, что не позволяет копиться статике. Впервые об этом приеме я узнал благодаря видео Защита трансивера от статики, которое снял Андрей Шалин, R4IN. Андрей рекомендует мотать дроссель на ферритовом сердечнике эмалированной проволокой 0.9 мм, при этом нужно получить индуктивность не менее 200 мкГн. Утверждается, что такой дроссель пригоден при работе с мощностью до киловатта. Ну что же, давайте попробуем и посмотрим, что из этого выйдет.

Был использован ферритовый сердечник М400НН, 8х100 мм. Я намотал 90 витков, измеренная индуктивность при этом составила 313.7 мкГн. Должно хватить. Дроссель был помещен в пластиковую коробку (такую же, что использовалась в антенне Фукса) с двумя UFH-разъемами, соединенными кабелем RG213:

КСВ в интервале 1-30 МГц в порядке:

Здесь использовался маломощный эквивалент нагрузки, имеющий КСВ не более 1.1 на частотах до 650 МГц. Видно, что с ростом частоты КСВ растет. В частности, на 144 МГц имеем КСВ 1.75. На УКВ дроссель вряд ли применим. Это не страшно, так как на УКВ можно воспользоваться закороченной четвертьволновой линией.

С помощью анализатора спектра оценим потери на частотах до 30 МГц:

Как можно видеть, потери не нулевые, но они пренебрежимо малы. Виден небольшой провал. Но он не попал ни на один из радиолюбительских диапазонов, и потому не особо меня беспокоит. А вот что действительно меня беспокоило — не будет ли в такой конструкции возникать синфазный ток. И действительно, он возникает. Если дотронуться рукой до кабеля, идущего на вход анализатора спектра, график сильно меняется. Семь витков кабеля на ферритовом кольце FT140-43 решают эту проблему.

На первый взгляд, дроссель можно установить как в точке запитки антенны, так и у трансивера. Но правильно это делать у трансивера, и на то есть две причины. Во-первых, идущий к антенне коаксиальный кабель — это тоже большой конденсатор, и в нем тоже может возникать заряд, например, в грозу. Так вот, мы не хотим, чтобы у заряда было несколько вариантов, куда стекать (либо в антенну, либо в трансивер). Во-вторых, вы наверняка экспериментируете с антеннами. Делать в каждой новой антенне свой дроссель попросту дорого и не нужно.

Дроссель был проверен при работе в телеграфе в диапазонах 20 и 40 метров с мощностью 100 Вт. Не похоже, чтобы он как-то влиял на линию. Нигде ничего не греется и не искрит. Выглядит так, как если бы все работало.

Хоть с точки зрения теории все и звучит складно, насколько реально дроссель защищает или не защищает трансивер от статики, покажет лишь время. Отмечу, что защита эта не обязательно является 100%-ой. Так или иначе, с защитным дросселем как-то спокойнее, да и хуже он не делает. Напомню однако, что мы обошли стороной вопрос о заземлении. Он заслуживает отдельного поста.

А защищаете ли вы свой трансивер от статики и если да, то на какие ухищрения идете для этого?

Дополнение: Вопрос о заземлении рассматривается в статье Заземление любительской радиостанции. Мне доводилось наблюдать, как иногда заземление может портить КСВ антенны. Причина заключается в синфазном токе. Решается намоткой провода заземления все теми же семью витками на кольце FT140-43. Это отрезает путь ВЧ сигналу и устраняет проблему.

Метки: Антенны, Любительское радио.

Защита от статического электричества [ESD] | NexTek

NexTek имеет почти 30-летний опыт работы в области защиты от перенапряжения коаксиального кабеля для самых разных приложений. Этот опыт включает предоставление решений по защите от электростатического разряда для чувствительных радиостанций. Хотя статические электрические разряды содержат очень мало общей энергии, чрезвычайно высокий потенциал напряжения действительно может вызвать повреждение современной микроэлектроники, используемой в большинстве радиочастотного коммуникационного оборудования. Сложным аспектом защиты от электростатического разряда является то, что переходное событие является довольно кратковременным (наносекунды), поэтому для защиты требуется устройство защиты с быстрым временем отклика или устройство, которое может обеспечить постоянную защиту.

В качестве примера потенциальной угрозы электростатического разряда представьте систему, установленную в сухой и ветреной среде, например, в пустынях или в Антарктике. Дующий ветер, несущий песок и снег, в сочетании с массой сухого воздуха может вызвать медленное накопление статической энергии, которая в конечном итоге может разряжаться и течь по трассе коаксиального кабеля и попадать в электронику вниз или вверх по потоку. Еще одна распространенная причина беспокойства по поводу статического повреждения — это когда система видит регулярный контакт со стороны человека. Люди обладают способностью накапливать значительную энергию электростатического разряда, которая затем может быть разряжена, когда человек прикасается или поднимает что-то проводящее. NexTek имеет опыт проектирования, тестирования и поставки различных продуктов для защиты от требований к защите от электростатического разряда, определенных стандартами MIL-STD, IEC или RTCA.

Узнайте больше о линейке коаксиальных устройств защиты от перенапряжения NexTek, посетив:
NexTek Education Center — Дом со статьями, примечаниями по применению и официальными документами, чтобы узнать больше о коаксиальной молниезащите.
Страница продукта коаксиальных разрядников
— просмотрите линейку молниеотводов NexTek

Если у вас есть какие-либо вопросы о электростатическом разряде, статическом разряде, радиозащите от электростатического разряда, планировании защиты, других формах защиты от перенапряжения или о чем-либо, связанном с этим… Пожалуйста, свяжитесь с нами напрямую!

ESD | отличие от антистатика | меры

Поскольку электростатический разряд не представляет опасности для людей, а вместо этого повреждает объекты, СИЗ не используются в зонах, подверженных электростатическому разряду. Тем не менее, одежда для защиты от электростатических разрядов должна соответствовать определенному стандарту: стандарт ESD IEC 61340-5-1. Одежда должна соответствовать высоким стандартам, даже если она не является частью средств индивидуальной защиты: диапазон низкого напряжения (от 100 вольт и выше), в котором одежда должна предотвращать накопление электростатического заряда или контролируемым образом рассеивать его, требует комплекса . материальные потребности.

В прошлом одежда из 100% хлопка обычно использовалась в областях, связанных с ОУР.Как и все натуральные волокна, его преимущество в том, что он накапливает лишь небольшой антистатический заряд, даже без дополнительной отделки. Однако влажность играет здесь важную роль: натуральный материал по своей природе гигроскопичен, — то есть он впитывает влагу из воздуха, — что улучшает его разрядную способность в очень влажной среде. Однако, если воздух более сухой, хлопковая одежда больше не удерживает влагу в своих волокнах — она ​​теряет свою естественную пропускную способность и может стать опасно заряженной. Хлопок также рискует потерять штапельные волокна. Из-за разного заряда эти волокна прилипают к компонентам, что также приводит к проблемам. Их можно избежать, используя длинные высококачественные штапельные волокна.

С другой стороны, синтетические волокна, такие как полиэстер, представляют собой непрерывные волокна, что значительно снижает загрязнение, вызываемое неплотными волокнами. Однако, в отличие от хлопка, они не гигроскопичны, поэтому волокна сильно заряжаются из-за трения. Чтобы ограничить это накопление и соответствовать как антистатическим стандартам, так и стандартам ESD, в одежду должны быть добавлены дополнительные волокна или пряжа, такие как проводящий Resistat® и рассеивающий Nega-Stat® .Resistat® имеет синтетический сердечник с углеродным покрытием , а Nega-Stat® имеет углеродный сердечник с полиэфирным покрытием . Добавление этих волокон / пряжи в настоящее время стало стандартной практикой, которая также используется для смесовых тканей и 100% хлопчатобумажных тканей.

Использование угля минимизирует сопротивление и поддерживает контролируемое рассеивание заряда. В соответствии с установленными процедурами испытаний рассеивающие / проводящие волокна всегда должны находиться на за пределами в зоне электростатического разряда.Кроме того, пряжа на тканых материалах всегда должна быть соткана с сеткой ячеек (максимальное расстояние 5 x 5 мм 2 на квадрат), чтобы обеспечить необходимое рассеивание заряда. В уточных и основовязаных тканях пряжа должна быть интегрирована в машинное переплетение из-за конструкции. Рассеивающая / проводящая пряжа также используется для стыковочных швов.

ESD-диоды как средство противодействия разряду статического электричества

Ключевые выводы

  • ESD-диод — это защитный диод, используемый в качестве меры противодействия разряду статического электричества в микросхемах и линиях USB.

  • Диод ESD подавляет аномальные напряжения и защищает находящиеся ниже по потоку компоненты в цепи.

  • Низкое сопротивление в открытом состоянии, низкая паразитная емкость и мгновенное включение — вот некоторые из электрических характеристик диодов ESD.

Электростатический разряд «ЭСР» — серьезная проблема, влияющая на скорость передачи данных USB, а также на ИС. В технологии ИС максимальный рейтинг компонентов, указанный в конструкции, должен быть соблюден на стадии изготовления.Когда ток и напряжение, подаваемые на ИС, превышают максимально допустимые значения, компоненты подвергаются электрическому перенапряжению «EOS» из-за электростатического разряда. Инженеры-конструкторы постоянно исследуют, что вызывает электростатический разряд и как его предотвратить, поскольку он способствует сбоям и проблемам с надежностью.

Предотвращение электростатического разряда — ключ к защите устройств от повреждений и предотвращению неисправностей. ESD-диод, также известный как ESD-диод, представляет собой защитный диод, используемый в качестве меры противодействия разряду статического электричества в микросхемах и USB-линиях.Он поглощает аномальные напряжения от интерфейсов или внешних клемм и подавляет электростатические разряды и импульсы переходного напряжения.

Антистатические диоды подавляют электростатические разряды

Когда заряженные тела соприкасаются, возникает внезапный поток зарядов, который генерирует статическое электричество. Статическое электричество в микросхемах и линиях USB вызывает скачки напряжения и тока, которые разрушают назначение устройств. Защита от электростатического разряда предотвращает попадание высоких напряжений и токов, возникающих в результате разряда электростатического разряда, на IC или USB.Антистатические диоды подключаются между интерфейсными разъемами и ИС для защиты. Помещая ESD в сигнальную линию, EOS предотвращает повреждение IC.

Электростатический разряд создает большие всплески тока, которые проходят через другие устройства, создавая высокое падение напряжения. Если падение напряжения превышает максимальное номинальное напряжение каждого компонента, это может вызвать проблемы в цепи, такие как EOS, электромиграция и напряжение оксида затвора.

Диод ESD поглощает кратковременные импульсы напряжения во время разряда ESD.Он выходит из строя и образует низкий импеданс между интерфейсом и ИС. Высокие пиковые токи от электростатического разряда протекают через диод электростатического разряда на землю и ограничивают импульсное напряжение электростатического разряда от повреждения ИС или USB. Антистатический диод включен в обратном смещении и работает в области перед областью пробоя.

Можно сравнить ESD-диоды и стабилитроны. С одной стороны, диоды ESD являются одним из видов стабилитронов, поскольку они работают в состоянии обратного смещения. Антистатический диод подавляет аномальные напряжения и защищает находящиеся ниже по потоку компоненты в цепи от аномальных напряжений и скачков, в то время как стабилитрон поддерживает постоянное напряжение на компонентах в цепи.

Характеристики диодов ESD

Устройства ESD демонстрируют исключительную защиту, если они имеют следующие характеристики и характеристики:

  1. Рабочее напряжение

Рабочее напряжение ESD-диода называется рабочим напряжением. Рекомендуется выбирать диод ESD с номинальным прямым и обратным напряжением, превышающим напряжение сигнала интерфейса. Обычно рабочее напряжение составляет 110% от напряжения питания.

  1. Напряжение зажима

Во время срабатывания электростатического разряда диоды электростатического разряда ограничивают напряжение, чтобы защитить находящиеся ниже по потоку компоненты в цепи. Ограничивающее напряжение указывает степень защиты схемы диодной защиты от электростатических разрядов. Как правило, защита от электростатического разряда IEC 8 кВ приблизительно равна импульсу линии передачи 16 А «TLP».

  1. Низкое сопротивление в открытом состоянии

Низкое сопротивление антистатического диода в открытом состоянии обеспечивает низкий импеданс для протекания больших токов на землю, защищая находящиеся ниже по потоку компоненты.

  1. Низкая паразитная емкость

Как и любой нормальный диод, ESD-диод также связан с паразитной емкостью. Паразитная емкость в высокоскоростных интерфейсах должна быть низкой, чтобы гарантировать целостность сигнала в ИС.

  1. Мгновенное время включения

Согласно IEC 61000-4-2 форма волны электростатического разряда (8 кВ), ток достигает значения 30 А в течение времени от 0,7 до 1 нс. Если диод ESD не включается в течение этого времени, схема защиты ESD не работает.

  1. Занимаемая площадь

Цепи защиты от электростатического разряда должны занимать только небольшие площади. В настоящее время доступны многоканальные устройства, позволяющие экономить место.

  1. Рекомендуемая практика и стандарты

Рейтинг IEC 61000-4-2 дает номинал контакта и номинальный воздушный зазор устройства защиты от электростатического разряда. Номинальный ток контакта дает максимальное номинальное напряжение, которое устройство может выдержать, когда источник электростатического разряда находится в контакте, тогда как рейтинг воздушного зазора относится к разряду электростатического разряда, разряженному через воздушный зазор.Чем выше номинал контакта и воздушного зазора ESD-диода, тем лучше защита от ESD для последующих устройств. Рекомендуемая практика NFPA -77 по статическому электричеству — еще один важный стандарт, который следует учитывать при разработке схемы защиты от электростатического разряда.

Схема защиты диодного зажима от электростатического разряда

Цепь зажима от электростатического разряда может использоваться как антистатическая цепь. В этой схеме аномальное напряжение на интерфейсном разъеме от разряда электростатического разряда ограничивается напряжением шины питания или напряжением заземления с помощью диодов электростатического разряда D1 и D2 соответственно.При нормальной работе схемы антистатические диоды D1 и D2 имеют обратное смещение. Когда напряжение входного сигнала, приложенное к интерфейсному разъему, превышает напряжение VDD шины питания, диод D1 проводит ток. Когда входное напряжение меньше напряжения земли, диод D2 проводит ток.

Высокоскоростные сети связи, миниатюрные устройства и встроенные фильтры шума часто подвергаются воздействию электростатического разряда. Предотвращение разряда электростатических разрядов из-за повреждения устройств имеет решающее значение, и диод электростатического разряда является одним из лучших средств противодействия электростатическим разрядам.Сообщается, что включение схем фиксации электростатических разрядов в ИС и другие интерфейсы резко снизило показатель «FIT» устройств во времени. Если вы хотите защитить многочисленные интерфейсы или ИС от разряда статического электричества, включите в свою схему схему защиты на основе диодов электростатического разряда.

Если вы хотите быть в курсе наших материалов по системному анализу, подпишитесь на нашу информационную рассылку, посвященную текущим тенденциям и инновациям. Если вы хотите узнать больше о том, как Cadence предлагает вам решение, поговорите с нами и нашей командой экспертов.

Защита от статического электричества | Направляющие перчатки

Маленькая искра, вызывающая большие проблемы

Электростатические разряды, которые постоянно возникают естественным образом вокруг нас, обычно имеют настолько низкое напряжение, что вы не можете их ни увидеть, ни пораниться. Однако для печатных плат, жестких дисков и других электрических компонентов это представляет реальную опасность, которая может привести к значительным затратам и даже угрозам безопасности. При разработке нашей следующей линейки ESD мы глубоко интересовались проблемами и реальностью, с которыми сталкиваются конечные пользователи.

В некоторых случаях электростатические разряды вызывают немедленную остановку работы компонента, так называемая мгновенная смерть. Но мгновенная смерть является результатом только от 10 до 20 процентов всех повреждений, вызванных электростатическими разрядами. Вместо этого скрытые повреждения составляют большинство случаев. Скрытые повреждения могут пройти испытания, но могут ухудшить работу компонентов до такой степени, что более или менее серьезные поломки произойдут позже.

Эта маленькая искра является настоящей проблемой для производителей электрических компонентов.Например, треть всех нарушений качества в автомобилях вызвана неисправным электронным оборудованием: половина из них связана с производственными проблемами на этапе производства, вторую половину можно избежать, уделяя больше внимания рискам электростатических разрядов 1 .

Действительно, повреждения печатных плат, жестких дисков и других компонентов, следовательно, вызывают проблемы с качеством конечного продукта, но также приводят к высоким затратам для производителей. Хотя многие производители уже знают об этой проблеме и в некоторой степени пытаются работать в средах, рассеивающих статическое электричество, неожиданные разряды все еще происходят из-за поврежденного или неадекватного защитного оборудования, такого как рабочие перчатки.

Однако работа с небольшими компонентами требует большой сноровки, но также требует чувствительности. Таким образом, основная проблема в предотвращении электростатических разрядов состоит в том, чтобы найти эффективное решение, которое в то же время учитывает точность, необходимую для работы с небольшими компонентами. В противном случае существует риск, что рабочие будут выполнять свою работу голыми руками.

Эта ситуация побудила нас усердно работать над разработкой нового типа перчаток, рассеивающих статическое электричество, в которых обычные волокна заменены сверхтонкими и высокопроводящими волокнами, изготовленными из наночастиц или углеродных волокон для более надежной и эффективной защиты всей руки.

В то же время, ловкость и чувствительность, необходимые для работы с небольшими компонентами, также были в центре внимания: перчатки сделаны из сверхлегкой подкладки — связаны в 15 или 18 размерах и смешаны с высоким процентом спандекса — погружены в 3D. готовые формы. Эта уникальная комбинация обеспечивает оптимальную механическую защиту и полностью учитывает сложность движений руки.

Посмотреть все наши новые перчатки, защищающие от электростатических разрядов

Вы можете узнать больше о наших антистатических перчатках здесь.Или свяжитесь с нами по любым вопросам, касающимся наших перчаток.

Мы поможем вам выбрать правильные перчатки — свяжитесь с нами!

Знаете ли вы, что вы можете бесплатно заказать аудит в Guide Gloves, где мы проанализируем ваши потребности с учетом ваших конкретных условий и проблем? Запишитесь на аудит здесь.

————————————
1 Источник: Volksvagen AG

Что такое электростатический разряд »Электроника

— учебное пособие, обзор или краткое изложение основ электростатического разряда, электростатического разряда и того, как избежать его воздействия на электронные компоненты.


ESD Tutorial:
ESD Basics Как электростатический разряд влияет на электронные компоненты Защита от электростатического разряда Зона с защитой от электростатического разряда Рабочий стол ESD Рабочий коврик ESD Браслет ESD Одежда от электростатического разряда Хранение ESD Процесс ESD ОУР с ограниченным бюджетом Дизайн для борьбы с электростатическим разрядом


Электростатический разряд или электростатический разряд — это повседневная жизнь, и в наши дни это особенно важно в электронной промышленности.

Много лет назад, когда использовались термоэмиссионные клапаны / вакуумные лампы, это не было проблемой, и даже с появлением транзисторов мало кто считал это проблемой. Однако, когда были введены полевые МОП-транзисторы, частота их отказов возросла, проблема была исследована, и было обнаружено, что накопления статического электричества было достаточно, чтобы вызвать разрушение оксидного слоя в устройстве.

С тех пор осведомленность об электростатическом разряде значительно возросла, поскольку было показано, что он влияет на многие устройства. Фактически, многие производители сегодня считают все компоненты чувствительными к статическому электричеству, а не только MOS-устройства, которые наиболее подвержены повреждению.

В результате того важного значения, которое придается ESD, производители электронного оборудования тратят многие тысячи фунтов стерлингов на обеспечение защиты своих рабочих мест от воздействия статического электричества. Они гарантируют, что продукты, которые они производят, не имеют большого количества отказов во время производственных испытаний и могут демонстрировать высокую надежность в течение длительного периода времени.

Что такое ESD?

Статический заряд — это просто накопление заряда между двумя поверхностями. Он возникает, когда поверхности трутся друг о друга, и это приводит к избытку электронов на одной поверхности и недостатку — на другой.

Поверхности, на которых накапливается заряд, можно рассматривать как конденсатор. Заряд останется на месте, если у него нет пути, по которому он может течь. Поскольку часто нет реального пути, по которому мог бы течь заряд, результирующее напряжение может оставаться на месте в течение некоторого времени, и это дает начало термину «статическое электричество».

Однако, когда путь проводимости действительно существует, будет течь ток, и заряд будет уменьшен. С разрядом связана постоянная времени.Высокое сопротивление означает, что меньший ток будет течь дольше. Низкое сопротивление вызовет гораздо более быстрый разряд.

Очевидно, что уровни создаваемого напряжения и тока зависят от множества факторов. Размер человека, уровень активности, объект, против которого производится разряд, и, конечно же, влажность воздуха. Все они имеют ярко выраженный эффект, поэтому почти невозможно предсказать точный размер разрядов, которые произойдут.

Однако одним из основных факторов, влияющих на создаваемое напряжение, являются типы материалов, которые трутся друг о друга. Обнаружено, что разные материалы дают разное напряжение. Создаваемое напряжение зависит от положения двух материалов в серии, известной как трибоэлектрический ряд.

Трибоэлектрическая серия

Чем дальше они друг от друга в серии, тем больше напряжение. Тот, что выше в серии, получит положительный заряд, а тот, что ниже — отрицательный.Глядя на список трибоэлектрической серии ниже, можно увидеть, что расчесывание волос пластиковой расческой приведет к возникновению положительного заряда на волосах, а расческа станет отрицательно заряженной.

Трибоэлектрическая серия

Положительный заряд
Кожа
Волосы
Шерсть
Шелк
Бумага
Хлопок
Дерево
Резина
Вискоза
Полиэстер
Полиэтилен
ПВХ
Тефлон
Отрицательный заряд

Есть много способов накопления заряда.Даже ходьба по ковру может вызвать очень высокое напряжение. Обычно это может привести к возникновению потенциалов до 10 кВ. В плохих случаях это могло даже привести к потенциалу, в три раза превышающему это значение. Даже ходьба по виниловому полу может привести к возникновению потенциала около 5 кВ. Фактически, любая форма движения, при которой поверхности трутся друг о друга, приведет к возникновению статического электричества. Кто-то, работающий за столом с электронными компонентами, может легко создать статический потенциал 500 В или более.


Практические примеры ESD

Один из наиболее часто видимых примеров генерации заряда — это прогулка по комнате. Даже это обычное явление может привести к возникновению удивительно высоких напряжений. Фактические напряжения значительно различаются в зависимости от множества факторов, но могут быть даны оценки, чтобы проиллюстрировать масштабы проблемы.

Чтобы проиллюстрировать масштабы проблемы, различные случаи подробно описаны в таблице ниже:


Вероятные напряжения электростатического разряда, вызванные повседневными действиями
Причина образования заряда Вероятное генерируемое напряжение (кВ) *
Прогулка по ковру 30
Взять полиэтиленовый пакет 20
Прогулка по поверхности, облицованной виниловой плиткой 15
Работает на скамейке 5

* Это приблизительные цифры и предполагают относительную влажность до 25%. По мере повышения влажности эти уровни падают: при влажности около 75% статические уровни могут упасть в раз, до примерно в 25 или более раз. Все эти цифры являются очень приблизительными, поскольку они очень зависят от конкретных условий, но они дают представление о ожидаемых уровнях электростатического разряда.

Хотя электростатические разряды кажутся очень сильными, они обычно остаются незамеченными. Наименьший электростатический разряд, который можно почувствовать, составляет около 5 кВ, и даже в этом случае разряд такой силы может ощущаться только от случая к случаю.Причина в том, что даже несмотря на то, что результирующие пиковые токи могут быть очень высокими, они длятся очень короткое время, и организм не обнаруживает их, потому что заряд позади них относительно небольшой. Напряжения такой величины от электронного или электрического оборудования, где может быть более высокий ток и в течение гораздо более длительного времени, будут иметь гораздо больший эффект и могут быть очень опасными.


Удар молнии представляет собой большой разряд статического электричества
Фотография сделана с вершины башен Петронас в Куала-Лумпуре Малайзия

Передача статического электричества

Существует несколько способов передачи статических зарядов на полупроводниковые устройства, что приводит к повреждению от электростатического разряда.Самый очевидный — это когда к ним прикасается предмет, который заряжен и проводит ток. Наиболее очевидный пример этого, возможно, происходит, когда полупроводник находится на рабочем столе, и кто-то идет по полу, накапливая заряд, а затем поднимает его.

Заряженный палец затем очень быстро передает статический заряд полупроводнику с возможностью его повреждения. Инструменты могут быть еще более вредными. Металлические отвертки обладают еще большей проводимостью и еще быстрее передают заряд, что приводит к более высоким уровням пикового тока.

Однако нет необходимости прикасаться к компонентам, чтобы повредить их. Такие предметы, как пластиковые стаканчики, несут очень высокий заряд, и размещение одного из них рядом с ИС может «вызвать» противоположный заряд в ИС. Это тоже может повредить полупроводниковый прибор. Стяжки из искусственного волокна также представляют опасность электростатического разряда, поскольку они могут заряжаться и легко висеть рядом с чувствительным электронным оборудованием.

Механизмы отказа от электростатического разряда

Существует несколько способов повреждения полупроводниковых компонентов электростатическим разрядом.Наиболее очевидные результаты связаны с очень высоким статическим напряжением, вызывающим высокие уровни пикового тока, которые могут вызвать локальное выгорание. Несмотря на то, что ток протекает в течение очень короткого периода времени, небольшие размеры элементов в интегральной схеме означают, что повреждение может быть очень легко вызвано. Соединительные перемычки или участки в самой микросхеме могут быть предохранены высоким пиковым током.

Другой способ повреждения в результате электростатического разряда — это когда высокий уровень напряжения вызывает пробой в компоненте самого устройства.Это может привести к разрушению оксидного слоя в устройстве, что сделает его неработоспособным. Учитывая, что размеры некоторых ИС намного меньше микрона, неудивительно, что даже относительно низкие напряжения могут вызвать пробой.

Хотя повреждение от электростатического разряда может мгновенно разрушить устройства, они также могут создавать так называемые скрытые отказы. Это происходит потому, что электростатический разряд не разрушает устройство полностью, а нанесенный ущерб только ослабляет его, в результате чего возникает риск выхода из строя в дальнейшем.Эти скрытые дефекты обычно невозможно обнаружить. В результате общий уровень надежности значительно снижается или (в большей степени в случае аналоговых устройств) производительность может ухудшаться. Скрытые сбои, вызванные электростатическим разрядом, могут быть очень дорогостоящими, потому что ремонт, пока элемент находится в эксплуатации, намного дороже, чем ремонт элемента, который вышел из строя на заводе. Причина этого в том, что специалисту по ремонту обычно необходимо отремонтировать изделие на месте или его необходимо отправить в ремонтный центр.

Скрытые отказы могут быть вызваны частичным предохранением межсоединения от электростатического разряда. Часто часть проводника разрушается статическим разрядом, что впоследствии делает его уязвимым. Другой способ повреждения микросхем — это распространение материала, образовавшегося в результате повреждения, по поверхности полупроводника, что может привести к появлению альтернативных путей проводимости.

В результате того, что компоненты могут быть легко повреждены электростатическим разрядом, большинство производителей рассматривают все полупроводники как устройства, чувствительные к статическому электричеству, и наряду с этим многие обрабатывают все устройства, включая пассивные компоненты, такие как конденсаторы и резисторы, как чувствительные к статическому электричеству.Глядя на это, следует помнить, что в большинстве массово производимых сегодня компонентов оборудования используются компоненты для поверхностного монтажа, размеры которых намного меньше, чем у традиционных компонентов, и это делает их гораздо более уязвимыми к повреждениям от электростатического разряда.

Другие строительные идеи и концепции:
Пайка Пайка компонентов SMT ESD — электростатический разряд Производство печатных плат Сборка печатной платы
Вернуться в меню «Строительные методы».. .

Электростатический разряд — обзор

4.10 ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО РАЗРЯДА

Электростатический разряд (ESD) может вызвать немедленный отказ устройства, постоянные сдвиги параметров и скрытые повреждения, вызывающие повышенную скорость деградации. 120 Электронные изделия помещаются в антистатическую упаковку, такую ​​как защитные пакеты или рассеивающие пенопласты, или контейнеры, имеющие внутреннюю и внешнюю поверхности со статическими рассеивающими или проводящими свойствами, чтобы предотвратить опасность электростатического разряда во время хранения, обращения и распределения. 120 Согласно ANSI / ESD S541-2008, ESD-упаковка может быть определена следующим образом: 121

рассеивающие материалы: поверхностное сопротивление больше или равно 10 4 Ом, но меньше 10 11 Ом, или объемное сопротивление больше или равно 10 4 Ом, но меньше 10 11 Ом

проводящие материалы: поверхностное сопротивление меньше 10 4 Ом; объемные проводящие материалы должны иметь объемное сопротивление менее 10 4 Ом

материалы, экранирующие электрическое поле: поверхностное сопротивление менее 10 3 Ом или объемное сопротивление менее 10 3 Ом

изоляционные материалы: поверхностное сопротивление не менее 10 11 Ом или объемное сопротивление не менее 10 11 Ом.

Технический углерод часто добавляют в полимеры, используемые для упаковки в качестве проводящего наполнителя, или также наносят поверхностные покрытия, содержащие технический углерод. 120 Также используются графит и углеродные нанотрубки, часто в смесях с углеродной сажей. 120 Изучен синергетический эффект графеновых нанопластинок и технического углерода в качестве проводящего наполнителя для пленки из поливинилового спирта для упаковочных материалов для электростатического разряда. 120 Композит с соотношением графит / технический углерод 10:90 и 30:70 привел к резкому падению удельного поверхностного сопротивления на 5-8 порядков при загрузке наполнителя 8-10 мас.%. 120 Объемное сопротивление полученной пленки имело устойчивый и постоянный диапазон от 10 8 до 10 12 Ом · см при всех нагрузках. 120 Высокое содержание графита в гибридном графите / углеродной саже не повлияло на повышение поверхностной и объемной проводимости композитной пленки (рис. 4.43). 120 Пленка PVOH может использоваться в качестве рассеивающей пленки. 120 Когда содержание проводящего наполнителя находится в диапазоне 10-12 мас.%, Удельное поверхностное сопротивление пленки становится менее 10 3 Ом, а объемное сопротивление остается в диссипативном диапазоне 10 8 –10. 11 Ом · см. 120 Такая высокая проводимость приводит к созданию клетки Фарадея, если из материала изготавливается целая сумка или упаковка. 120

Рисунок 4.43. Удельное объемное сопротивление композита на поливиниловом спирте, содержащего 6 мас.% Смеси графит / наполнитель сажи с различным содержанием графита. Удельное сопротивление измерено при 22 ° C и относительной влажности 37%.

[Данные Ge, C; Devar, G, J. Electrostatics, 89, 52-7, 2017.] Copyright © 2017

Заполнители из коллоистого и осажденного диоксида кремния с полианилиновым покрытием использовались в их композитах с нитрильным каучуком для применения в материалах для электростатического разряда. 122 PANI не улучшает механическую прочность полимерной матрицы, но прилипает к диоксиду кремния, который используется в качестве наполнителя в полимерной матрице, что приводит к некоторому улучшению механических свойств. 122 Покрытие PANI на глине, диоксиде кремния, силикатах, углеродной саже, полиметилметакрилате подходит для производства проводящих наполнителей, которые являются более легкой альтернативой металлическим порошкам, часто используемым в электроразрядных материалах. 122 Максимальное значение проводимости по постоянному току было достигнуто при соотношении кремнезем / ПАНИ 1: 2. 122 Проводящие полимерные композиты должны содержать проводящий наполнитель, диспергированный таким образом, чтобы некоторые непрерывные проводящие сети образовывались в результате агрегации частиц проводящего наполнителя в изолирующей матрице. 122 Эта проводящая сетка может образовываться только за пределами критической (предельной перколяции) концентрации наполнителя. 122 Порог перколяции зависит от характеристик наполнителя, таких как размер, площадь поверхности и группы, структура агрегата, а также от характеристик матричного полимера, включая вязкость и присутствие полярных групп. 122 Если сравнить влияние коллоидного и осажденного диоксида кремния на рабочие характеристики, то коллоидный диоксид кремния имеет меньший размер частиц и большую площадь поверхности, а также требует большего покрытия PANI. 122 Кислотные группы присутствуют на частицах коллоидального диоксида кремния и основные группы в осажденном диоксиде кремния. 122 Кислый коллоидный диоксид кремния вызывает частичное легирование ПАНИ, нанесенного на их поверхность, что приводит к более высокой проводимости и агломерированной структуре. 122 Это придает более высокую проводимость композитам NBR по сравнению с осажденным диоксидом кремния, покрытым PANI. 122

Полимерные композиты, содержащие проводящие или полупроводниковые наполнители, предназначенные для электростатического разряда, должны иметь нелинейную характеристику напряжения, которая ведет себя как изолятор (диэлектрик) во время нормальной работы схемы и становится проводящей, когда напряжение превышает заранее установленный порог. 123 Материал снова становится изолятором после того, как напряжение снова упадет ниже порогового значения при нормальном рабочем уровне. 123 Высокое соотношение сторон углеродных нанотрубок позволяет формировать электропроводящие пути в полимерной матрице при очень малой концентрации перколяции с нелинейными характеристиками напряжения. 123 Когда приложенное напряжение низкое, композит проявляет омическое поведение. 123 Но при увеличении приложенного напряжения композит демонстрирует нелинейное поведение. 123 Скачок концентрации электронов от зоны проводимости углеродной нанотрубки к эпоксидной матрице быстро увеличивается с увеличением напряжения. 123 Эффект прыжка и эффект туннелирования были основными причинами сильных нелинейных характеристик напряжения в композитах при повышенных приложенных напряжениях. 123

Устройство защиты от электростатического разряда было разработано для печатных плат и других электронных устройств. 124 Состав для заполнения разрядного промежутка включает металлический порошок (по крайней мере, часть поверхности металла покрыта пленкой из продукта гидролиза алкоголята металла), алюминиевый порошок и связующий компонент ( термореактивный полиуретан). 124 Тантал или гафний, кремний являются предпочтительными металлическими порошками. 124

Электростатические рассеивающие электронные упаковочные материалы основаны на электропроводящих пенополиуританах, декорированных нанонаполнителем. 125 Пены покрыты полимерным покрытием, содержащим от 0,003 до 2,97 об.% Нагрузки электропроводящих материалов (например, проводящего полимера, функционализированных углеродных нанотрубок, аналогов графена и т. Д.) Поверх / на электрически изолирующую поверхность пены. 125 Эти пены также используются для изготовления антистатических пылевых фильтров, одежды для чистых помещений / медицинской одежды, антистатической обуви, предметов обивки, рассеивающих статическое электричество, антистатических / рассеивающих полов / плиток и т. Д. 125

В промышленной среде электростатический сброс создает значительную опасность.Он несет ответственность за возгорания и взрывы из-за воспламенения как пыли, так и пара. 126 Бетонные или цементные полы обладают антистатическими свойствами, но не обладают декоративными свойствами. 126 Полы из смолы эстетически привлекательны, их легко чистить и легко обеззараживать. 126 Они также обладают термической, механической и химической стойкостью и поэтому широко применяются в промышленной среде, но в неизмененном виде не обладают антистатическими свойствами. 126 Подходящий состав для полов может быть получен из смеси (широкого ряда) отверждаемых смол и волокон углеродистой и нержавеющей стали (0,3 мас.%). 126 Волокна из нержавеющей стали имеют длину от 3 до 6 мм и диаметр от 6 до 8 мкм. 126 Смесь также содержит до 40 мас.% Минерального наполнителя, такого как кремнезем, сульфат бария или карбонат кальция. 126

Статический заряд возникает, когда два изолятора трутся друг о друга, а затем разделяются. 127 Один из изоляторов получает электроны, а другой их теряет. Таким образом создается несбалансированный (статический) заряд. 127 Этот статический заряд может затем разрядиться с одной поверхности на другую либо при соприкосновении двух поверхностей, либо при превышении изолирующей способности среды, разделяющей две поверхности (например, воздуха). 127 Это движение статического заряда называется электростатическим разрядом. 127 Событие электростатического разряда с напряжением всего 5 В повреждает телефонное оборудование, печатные платы, подключенные к сети компьютеры, медицинские устройства и т. Д. 127 Кроме того, электростатический разряд может достигать порогового значения от 3000 до 3500 В и стать опасным для человека. Электропроводящие клеевые композиции на водной основе содержат клей на водной основе и технический углерод, графит или их комбинации. 127 Клеевые композиции на водной основе эффективны в предотвращении накопления статического заряда и уменьшении случаев возникновения электростатических разрядов. 127 Адгезивные композиции на водной основе можно смешивать с пропеллентами и наносить на субстраты с помощью системы доставки аэрозоля. 127 Клеевые композиции на водной основе могут легко приклеиваться к любой подложке, такой как, например, полы, стены, потолки и т.п. 127 Клей на водной основе включает акриловую эмульсию, эмульсию акрилового сополимера, эмульсию карбоксилированного SBR или эмульсию стирол-акрилового сополимера. 127

Деформируемые эластомерные проводники содержат эластомерную полимерную матрицу и проводящий наполнитель, равномерно диспергированный в эластомерной полимерной матрице, чтобы сделать материал электропроводящим. 128 Проводящий материал наполнителя может включать в себя незапутанные частицы, имеющие достаточно большое соотношение размеров, чтобы позволить частицам оставаться в контакте и / или в непосредственной близости с соседними частицами, чтобы поддерживать проводящие пути в материале, когда материал подвергается воздействию. до деформации до 10% и более. 128 Таким образом, на расстоянии передачи электрического сигнала через проводник передача не страдает более чем примерно 3 дБ ослабления сигнала, когда подвергается деформации. 128 Углеродное волокно с никелевым покрытием было испытано в этом изобретении с большим количеством матричных полимеров. 128 Также можно использовать многие другие удлиненные наполнители. 128

Программируемые логические устройства, специализированные интегральные схемы, аналоговые интегральные схемы, ЦП, графические процессоры и другие интегральные схемы требуют большого количества схем ввода / вывода при относительно небольших площадях основных схем. 129 Полупроводниковая интегральная схема содержит множество ячеек ввода / вывода, обеспечивающих боковые соединения ячеек ввода / вывода для эффективного распределения питания ввода / вывода и основного питания и заземления на ячейки ввода / вывода и, таким образом, минимизирует шум входного / выходного сигнала и максимизировать электростатический разряд. 129

Электропроводящий композитный материал получают путем смешивания термопластичной смолы, проводящих частиц, диспергированных в смоле, и поверхностно-активного вещества для связывания проводящих частиц, диспергированных в смоле, друг с другом. 130 Продукт разработан для ИТ-отраслей, полупроводниковых деталей, автомобильных и электронных компонентов, деталей и материалов самолетов и других материалов, требующих защиты от электростатического разряда. 130 Токопроводящее покрытие для проводов, контактных площадок, запасных частей и корпусов продуктов, упаковки и т. Д.используются в различных областях, где требуется защита от электростатического разряда. 130 Диоктилэтилентриаминоэтил и додецилдиаминоэтилглицин гидрохлорид являются типичными примерами поверхностно-активных веществ, используемых в этой заявке. 130 Можно использовать многие наполнители, включая углеродные нанотрубки, технический углерод и их смеси. 130

Что такое материалы, рассеивающие статическое электричество? — Чтение пластика M&F


Материалы для электростатического разряда (ESd) — это пластмассы, которые снижают статическое электричество для защиты устройств, чувствительных к статическому электричеству, или для содержания легковоспламеняющихся жидкостей или газов.Эти материалы делятся на три категории: антистатические, проводящие и рассеивающие статическое электричество материалы
. Материалы ESd классифицируются по тому, насколько быстро электричество проходит через материал, и эта скорость называется «сопротивлением» материала. Материалы, рассеивающие статическое электричество, считаются идеальным диапазоном для материалов ESd, позволяя электрическому преобразованию течь на землю медленно и контролируемым образом.

Проводящие и рассеивающие статическое электричество материалы

Проводящие материалы имеют очень низкое электрическое сопротивление, что позволяет электронам легко проходить через их поверхность или через массу материала.Электрические заряды быстро распространяются либо на землю, либо на другой проводящий материал, соприкасающийся с объектом. Благодаря этой способности легко и быстро перемещать энергию, для изготовления заземляющих материалов обычно используются проводящие материалы. Когда люди думают о проводящих материалах, они обычно представляют себе металл, поскольку это самый известный проводник электростатического разряда. Поскольку пластик является изолирующим по своей природе (имеет высокое электрическое сопротивление, затрудняющее заземление), в него должен быть добавлен наполнитель, обычно углерод, чтобы обеспечить утечку заряда.

Материалы, рассеивающие статическое электричество, с другой стороны, позволяют электрическим зарядам медленнее проходить через материал для большего контроля. Эти материалы обычно используются для предотвращения разряда при контакте с человеком. Тело хорошо проводит энергию и может легко создать статическую искру. Пластиковый материал, рассеивающий статическое электричество, заставляет эту искру течь медленнее, излучая меньшую энергию на землю, чтобы предотвратить разряд и возможное повреждение любых чувствительных предметов. Это делает их идеальным материалом для защиты от электростатических разрядов для предметов, которые часто контактируют с людьми.

Мы предлагаем широкий ассортимент материалов, рассеивающих статическое электричество, в том числе:

  • Tecaform ™ SD — Этот натуральный сополимер ацеталь обладает характеристиками рассеивания статического электричества, не содержит углеродных волокон или порошков и обычно подходит для использования в чистых помещениях. Он имеет отличные характеристики подшипника и износа, а также удельное поверхностное сопротивление от 10 9 до 10 11 Ом / квадрат, что делает его идеальным для движущихся компонентов, которые могут испытывать статические заряды при трении или потоке жидкости.
  • Semitron® ESd 520HR — Этот пластик PAI (полиамид-имид) был первым в отрасли, сочетающим высокую прочность и термостойкость с рассеиванием статического электричества.Он обладает способностью противостоять пробою диэлектрика при высоких напряжениях, тогда как многие изделия из углеродного волокна могут стать необратимо более проводящими при воздействии высокого напряжения. Semitron® ESd 520HR также обладает высокой прочностью и термостойкостью при непрерывном использовании при температуре до 500 ° F.
  • PEEK ESd — Этот армированный углеродом пластик предлагает все невероятные свойства PEEK с дополнительным бонусом в виде статических свойств. PEEK ESd обладает высокой структурной прочностью и жесткостью, отличной стабильностью размеров и температурой прогиба 480 ° F.Как и Semitron®, PEEK ESd также может подвергаться воздействию умеренного напряжения, сохраняя при этом свои диэлектрические и механические свойства.

Если у вас есть проект, который требует материалов, рассеивающих статическое электричество, высокотехнологичной обработки и жестких допусков, позвоните в Reading Plastic прямо сейчас по телефону (610) -926-3245 или напишите по электронной почте [email protected] Благодаря нашему многолетнему опыту в области высокоточной специальной обработки пластмасс, мы можем помочь вам выбрать подходящий пластик для вашего проекта и доставить нужные вам высокопроизводительные детали.

.
Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *