Penjanaan, Kesan dan Perlindungan Elektrik Statik
I. Penjanaan Elektrik Statik:
1. Geseran: Dalam kehidupan harian, elektrik statik dijana apabila mana-mana dua objek bahan berbeza bersentuhan dan kemudian terpisah. Kaedah yang paling biasa untuk menjana elektrik statik adalah melalui geseran. Lebih baik penebat sesuatu bahan, lebih mudah untuk menjana elektrik statik melalui geseran. Selain itu, elektrik statik juga boleh dijana apabila mana-mana dua objek bahan berbeza bersentuhan dan kemudian terpisah.
2. Aruhan: Untuk bahan konduktif, elektron boleh mengalir dengan bebas pada permukaannya. Jika diletakkan dalam medan elektrik, elektron positif dan negatif akan dipindahkan disebabkan oleh tolakan cas yang serupa dan tarikan cas yang tidak serupa.
3. Pengaliran: Untuk bahan pengalir, elektron boleh mengalir dengan bebas pada permukaannya. Jika mereka bersentuhan dengan objek bercas, pemindahan caj akan berlaku.
II. Kesan Elektrik Statik terhadap Industri Elektronik
Pengecilan litar, keupayaan tahan voltan yang lebih rendah, dan kawasan litar yang lebih kecil dalam komponen litar bersepadu melemahkan rintangannya terhadap nyahcas elektrostatik (ESD). Medan dan arus elektrostatik menjadi ancaman maut kepada-komponen berketumpatan tinggi ini. Pada masa yang sama, penggunaan meluas bahan penebat tinggi seperti plastik meningkatkan peluang penjanaan elektrik statik. Elektrik statik dijana dalam kehidupan seharian melalui aktiviti seperti berjalan, pergerakan udara, dan pengendalian. Walaupun lazimnya dipercayai bahawa hanya cip CMOS yang sensitif kepada elektrik statik, pada hakikatnya, komponen elektronik yang sangat bersepadu adalah agak sensitif.
A. Kesan Elektrik Statik terhadap Komponen Elektronik
1. Elektrik statik menarik habuk, mengubah galangan antara litar dan menjejaskan fungsi dan jangka hayat produk.
2. Medan atau arus elektrik boleh merosakkan penebat atau konduktor komponen, menjadikannya tidak boleh dikendalikan (musnah sepenuhnya).
3. Haba yang dijana oleh medan elektrik serta-merta atau arus boleh merosakkan komponen, membolehkan mereka terus berfungsi tetapi memendekkan jangka hayatnya.
B. Ciri-ciri Kerosakan Elektrik Statik:
1. Insidious: Tubuh manusia tidak dapat melihat secara langsung elektrik statik melainkan nyahcas elektrostatik berlaku. Walaupun begitu, sensasi renjatan elektrik tidak selalu dirasai. Ini kerana badan manusia hanya boleh melihat voltan nyahcas elektrostatik 2-3KV.
2. Terpendam: Sesetengah komponen elektronik tidak menunjukkan penurunan prestasi yang jelas selepas kerosakan elektrik statik, tetapi pelepasan berulang boleh menyebabkan kerosakan dalaman, mewujudkan bahaya tersembunyi dan meningkatkan sensitiviti komponen terhadap elektrik statik. Tiada ubat untuk masalah sedia ada. 3. Kerawak: Dalam keadaan apakah komponen elektronik akan mengalami kerosakan nyahcas elektrostatik (ESD)? Boleh dikatakan bahawa dari saat komponen dihasilkan sehingga ia gagal, ia diancam oleh ESD, dan penjanaan ESD ini adalah rawak. Oleh kerana penjanaan dan pelepasan ESD berlaku serta-merta, ia sukar untuk diramal dan dilindungi.
4. Kerumitan Kerosakan ESD: Struktur produk elektronik yang kompleks dan halus menjadikan masa kerja ESD-memakan, buruh-intensif dan mahal. Ia selalunya memerlukan teknologi yang canggih, selalunya memerlukan penggunaan instrumen ketepatan seperti pengimbasan mikroskop elektron. Walaupun begitu, beberapa fenomena kerosakan ESD sukar dibezakan daripada kerosakan yang disebabkan oleh sebab lain, yang membawa kepada salah tafsir kegagalan ESD sebagai jenis kegagalan lain. Sebelum pemahaman penuh tentang kerosakan ESD dicapai, ia sering dikaitkan dengan kegagalan awal atau kegagalan yang tidak diketahui asalnya, dengan itu secara tidak sedar mengaburkan punca sebenar kegagalan.
5. Keterukan: Walaupun masalah ESD nampaknya hanya menjejaskan pengguna produk siap, ia sebenarnya memberi kesan kepada pengeluar di semua peringkat, seperti kos waranti, kos pembaikan dan reputasi syarikat.
III. Tiga Jenis ESD
1. Jenis Badan Manusia: Ini merujuk kepada cas geseran yang dijana antara badan dan pakaian semasa aktiviti manusia. 1. Apabila orang memegang-peranti sensitif ESD tanpa dibumikan terlebih dahulu, cas triboelektrik akan dipindahkan ke-peranti sensitif ESD dan menyebabkan kerosakan.
2. Jenis pengecasan peranti mikroelektronik: Ini merujuk kepada-peranti sensitif ESD, terutamanya bahagian plastik. Semasa pengeluaran automatik, cas triboelektrik dijana. Caj ini boleh dilepaskan dengan pantas melalui-talian rintangan rendah ke permukaan yang sangat konduktif, dibumikan dengan kukuh, menyebabkan kerosakan; atau ia boleh menyebabkan bahagian logam peranti sensitif ESD-dicas melalui aruhan, mengakibatkan kerosakan.
3. Jenis teraruh medan-: Ini berlaku apabila medan elektrik yang kuat mengelilingi peranti, yang mungkin berasal daripada bahan plastik atau pakaian. Penukaran elektron berlaku merentasi lapisan oksida. Jika beza keupayaan melebihi pemalar dielektrik lapisan oksida, arka elektrik akan dihasilkan untuk memusnahkan lapisan oksida, mengakibatkan litar pintas.
IV. Perlindungan Elektrostatik
1. Pembumian
Pembumian secara langsung menyahcas elektrik statik ke bumi melalui sambungan wayar. Ini ialah langkah anti-statik yang paling langsung dan berkesan. Untuk konduktor, pembumian biasanya digunakan, seperti dengan memakai-tali pergelangan tangan anti statik dan permukaan kerja pembumian.
Pembumian dilaksanakan melalui kaedah berikut:
1) Membumikan badan manusia melalui tali pergelangan tangan.
2) Membumikan badan manusia melalui-kasut anti statik (atau tali kasut) dan lantai-anti statik.
3) Membumikan permukaan meja kerja.
4) Membumikan instrumen ujian, pemegang alat, dan besi pematerian.
5) Membumikan lantai dan tikar anti-statik.
6) Membumikan troli, kotak dan rak anti-statik apabila boleh.
7) Membumikan kerusi anti-statik.
2. Perisai Elektrostatik
Komponen sensitif elektrostatik mungkin terdedah kepada elektrik statik semasa penyimpanan atau pengangkutan. Perisai elektrostatik boleh mengurangkan kesan elektrik statik luaran pada komponen elektronik. Kaedah yang paling biasa ialah menggunakan beg pelindung elektrostatik dan-kotak pusing ganti statik untuk perlindungan. Selain itu, pakaian anti-statik menyediakan beberapa perisai terhadap elektrik statik.