28Aug
Mes visi girdėjome įspėjimus, kad galėtume tinkamai pagrįsti dirbdami su mūsų elektroniniais prietaisais, tačiau, ar technologijos pažanga sumažino statinės elektros žalos problemą, ar ji vis dar yra tokia paplitusi kaip ir anksčiau?Šiandien "SuperUser Q &" įrašas turi išsamų atsakymą į įdomų skaitytojo klausimą.
Šiandienos klausimas &Atsakymų sesija ateina pas mus iš "SuperUser" - "Stack Exchange", bendruomenės pagrįstos "Q & A" svetainių grupės pasidalijimo.
Nuotrauka prieinama Jared Tarbell( Flickr).
Klausimas
SuperUser skaitytuvas Ricku nori žinoti, ar statinė elektros energijos nuostoliai vis dar yra didžiulė elektronikos problema:
Aš girdėjau, kad prieš keletą dešimtmečių statinė elektros energija buvo didelė problema. Ar tai vis dar yra didelė problema? Manau, kad žmonėms yra labai retas būdas "kepti" kompiuterio komponentą.
Ar statinė elektros srovė vis dar yra didžiulė elektronikos problema?
Atsakymas
SuperUser "Argonauts" atsakė mums:
Pramonėje jis vadinamas "Electro-Static Discharge( ESD)" ir dabar yra kur kas daugiau problema nei kada nors buvusi;nors šiek tiek sušvelnėjo neseniai plačiai priimta politika ir procedūros, padedančios sumažinti ESD žalos produktams tikimybę.Nepaisant to, jo poveikis elektronikos pramonei yra didesnis nei daugelis kitų pramonės šakų.
Tai taip pat yra didžiulė studijų tema ir labai sudėtinga tema, todėl norėčiau tiesiog paliesti keletą taškų.Jei jus domina, yra daugybė nemokamų šaltinių, medžiagų ir svetainių, skirtų temai. Daugelis žmonių skiria savo karjerą šiai sričiai. ESD sugadinti gaminiai turi labai realų ir labai didelį poveikį visoms elektronikos įmonėms, nesvarbu, ar jie yra kaip gamintojai, projektuotojai ar "vartotojai", ir kaip ir daugelis dalykų, kuriuos nagrinėja pramonė, jos sąnaudos perduodamos kartumus.
Iš ESD asociacijos:
Kadangi prietaisai ir jų savybių dydis nuolat mažėja, jie tampa labiau pažeidžiami ESD, o tai yra prasminga po šiek tiek minties. Elektronikos statybai naudojamų medžiagų mechaninė stipris paprastai sumažėja, nes jų dydis mažėja, taip pat medžiagos atsparumas greitiems temperatūros pokyčiams, dažniausiai vadinamą termine masė( lygiai taip pat ir makrolygio objektuose).Maždaug 2003 m. Mažiausio dydžio funkcijos buvo 180 nm diapazone, o dabar sparčiai artėja prie 10 nm.
ESD įvykis, kuris prieš 20 metų būtų buvęs nekenksmingas, galėtų sunaikinti modernią elektroniką.Dėl tranzistorių vartų medžiagos dažnai yra auka, tačiau kitus esamus elementus taip pat galima išgaruoti arba ištirpti. Lipdukas ant IC spintelių( paviršiaus montavimo ekvivalentas, panašus į rutulinių tinklelių masyvą, yra daug paplitęs šiomis dienomis) ant PCB gali būti ištirpsta, o pats silicis turi keletą kritinių savybių( ypač jo dielektrinės vertės), kurios gali būti pakeistos dideliu šilumos kiekiu. Iš viso jis gali pakeisti grandinę nuo puslaidininkio iki visada laidininko, kuris dažniausiai baigiasi kibirkštimi ir netinkamu kvapu, kai lustą įjungia.
Mažesni funkcijų dydžiai yra beveik visiškai teigiami daugelyje metrikos perspektyvų;tokie dalykai kaip veikimo / laikrodžio greitis, kurį galima palaikyti, energijos suvartojimas, glaudžiai sujungta šilumos gamyba ir kt., tačiau jautrumas žalai, kurią priešingu atveju būtų laikoma nereikšmingu energijos kiekiu, taip pat žymiai padidėja, kai funkcijų dydis mažėja.
ESD apsauga šiandien yra įdiegta daugelyje elektronikos, tačiau jei jūs turite 500 mlrd. Tranzistorių integruotame grandine, tai nėra sunki problema, kad nustatytumėte, koks kelias bus 100% tikėtinas.
Žmogaus kūnas kartais modeliuojamas( žmogaus kūno modelis, HBM), turintis nuo 100 iki 250 pikofaradų talpos. Tame modelyje įtampa gali būti tokia didelė( priklausomai nuo šaltinio) kaip 25 kV( nors kai kurie teigia, kad jie yra tik 3 kV aukščio).Naudodamasis didesniais skaičiais, žmogus turėtų "įkrovą" apie 150 milijūnų.Visiškai "įkrautas" žmogus paprastai nežinotų apie tai ir jis išsikraustys antrą kartą per pirmąjį įmanomą žemės kelią, dažnai elektroninį prietaisą.
Atkreipkite dėmesį, kad šie skaičiai numato, kad asmuo nešioja drabužius, galinčius sumokėti papildomą mokestį, kuris paprastai yra toks atvejis. ESD rizikos ir energijos lygiams apskaičiuoti naudojami skirtingi modeliai, o kai kuriais atvejais jie tampa labai supainioti, nes kai kuriais atvejais jie prieštarauja.Čia yra nuoroda į puikų diskusijų apie daugelį standartų ir modelių.
Nepriklausomai nuo konkretaus skaičiavimo metodo, tai nėra ir, žinoma, neatrodo daug energijos, bet šiuolaikinio tranzistoriaus sugadinimui yra daugiau nei pakankamai. Dėl konteksto, vienas joule energijos yra lygiavertis( pagal Wikipedia) energijos, reikalingos pakelti vidutinio dydžio pomidorų( 100 gramų) vienas metras vertikaliai nuo Žemės paviršiaus.
Tai patenka į "blogiausio scenarijaus" pusę tik žmogaus, esančio ESD atveju, kai žmogus nešioja įkrovą ir išleidžia jį į jautrią prietaisą.Įtampa, kuri didžiąja dalimi yra santykinai nedidelė, atsiranda, kai asmuo yra labai prastai pagrįstas. Pagrindinis veiksnys, dėl kurio ir kiek sugadintas, iš tikrųjų nėra įkrova arba įtampa, bet dabartinė, kuri šiuo atveju gali būti vertinama kaip mažas elektroninio prietaiso kelias į žemę.
Žmonės, dirbanantys aplink elektroniką, dažniausiai yra apgulę riešo dirželius ir( arba) diržus ant kojų.Jie nėra "šortai" įžeminti;Atsparumas yra toks, kad darbuotojai negalėtų tarnauti kaip žaibo lazdele( lengvai susprogdinti elektra).Riešo juostos paprastai yra 1M Ohm diapazone, bet tai visada leidžia greitai iškrauti bet kokią sukauptą energiją.Talpiniai ir izoliuojami elementai kartu su bet kokia kita medžiaga, kuri gamina ar saugo, yra izoliuotos iš darbo vietų, tokių kaip polistirenas, burbulas ir plastikiniai puodeliai.
Yra tiesiog daugybė kitų medžiagų ir situacijų, kurios gali sukelti ESD žalą( tiek teigiamų, tiek neigiamų santykinių įkainių skirtumo) į prietaisą, kuriame žmogaus organizmas pats nešioja "vidinį" krūvį, bet tik palengvina jo judėjimą.Karikatūros lygio pavyzdžiu dėvi vilnos megztinį ir kojines vaikštant per kilimą, tada pakelti ar paliesti metalinį objektą.Tai sukuria žymiai didesnę energijos kiekį nei pati organizacija galėtų laikyti.
Vienas paskutinis taškas - tai, kiek energijos reikia šiuolaikinei elektronikai sugadinti.10 nm tranzistorius( kuris dar nėra įprastas, tačiau jis bus per ateinančius porą metų) turi vartų storį mažesnį kaip 6 nm, kuris artėja prie to, ką jie vadina monolitais( vienas sluoksnis atomų).
Tai labai sudėtingas dalykas, ir dėl žalos, kurią ESD įvykis gali sukelti prietaisui, sunku nuspėti dėl didelio kintamųjų skaičiaus, įskaitant išleidimo greitį( kiek atsparumas yra tarp įkrovos ir žemės), kelio į žemę per prietaisą skaičius, drėgmė ir aplinkos temperatūra, ir daug daugiau. Visi šie kintamieji gali būti įtraukti į įvairias lygtis, galinčias modeliuoti poveikį, tačiau jie dar nėra labai tikslūs prognozuojant realią žalą, tačiau geriau rengiant galimą žalą iš įvykio.
Daugeliu atvejų, o tai yra labai konkreti pramonės šaka( manau, medicinos ar kosmoso), ESD sukeltas katastrofiškas nesėkmės įvykis yra kur kas geresnis rezultatas nei ESD įvykis, kuris praeina gamybos ir bandymų nepastebimai. Nepastebėti ESD įvykiai gali sukelti labai nedidelį defektą arba galbūt šiek tiek pabloginti anksčiau egzistuojantį ir nepastebėtą latentinį defektą, kuris abiem atvejais gali blogėti per ilgesnį laiką dėl papildomų mažų ESD įvykių arba tik įprastu naudojimu.
Jie galiausiai sukelia katastrofišką ir priešlaikinį prietaiso gedimą dirbtinai sutrumpintame laikotarpyje, kurio negalima prognozuoti patikimumo modeliais( kurie yra techninės priežiūros ir pakeitimo tvarkaraščių pagrindas).Dėl šio pavojaus ir lengvai galvoti apie baisias situacijas( pvz., Širdies stimuliatoriaus mikroprocesorių arba skrydžio valdymo prietaisus), šiuo metu yra pagrindinė mokslinių tyrimų sritis, siekiant išbandyti ir modeluoti latentinius ESD sukeltus defektus.
Vartotojui, kuris neveikia arba daug sužinojo apie elektronikos gamybą, gali atrodyti, kad tai nėra problema. Iki to laiko, kai dauguma elektronikos supakuojami parduoti, yra daugybė apsaugos priemonių, dėl kurių būtų išvengta didelio ESD nuostolių.Ypatingai jautrios sudedamosios dalys yra fiziškai neprieinamos ir yra patogesnės kelio į žemę( ty kompiuterio važiuoklė yra susieta su žeme, iškraunant ESD į ją beveik neabejotinai nepažeis CPU korpuso viduje, bet užuot imk žemiausią atsparumo keliąmaitinimas maitinimo ir maitinimo šaltinio maitinimo šaltiniu).Be to, negalima pagrįstų srovių transportavimo takų;daugeliui mobiliųjų telefonų yra ne laidūs išoriniai įrenginiai ir jie gali būti įžeminti tik tuo atveju, kai jie yra apmokestinami.
Rekordiškai, aš turiu eiti per ESD mokymą kas tris mėnesius, todėl galėčiau tęsti. Bet manau, kad tai turėtų pakakti atsakyti į jūsų klausimą.Manau, kad viskas šiame atsakyme yra tikslus, tačiau norėčiau primygtinai rekomenduoti tiesiogiai sužinoti apie tai, jei norėtumėte geriau susipažinti su šio reiškinio, jei nesugadinu tavęs smalsumo.
Vienas dalykas, kurį žmonės laiko priešintuotimis, yra tai, kad maišeliai, kuriuos dažnai matote, saugomi ir išsiunčiami elektroniniai elementai( antistatiniai maišeliai) taip pat yra laidūs. Antistatikas reiškia, kad medžiaga nebus surinkusi jokio reikšmingo įkrobo, sąveikaudamas su kitomis medžiagomis. Tačiau ESD pasaulyje taip pat svarbu( kuo geriau), kad viskas turi tą pačią įžeminimo įtampos nuorodą.
Darbiniai paviršiai( ESD kilimėliai), ESD maišai ir kitos medžiagos paprastai yra laikomos susietomis su bendru žemės paviršiu, nesant tiesiog izoliuotos medžiagos tarp jų, arba aiškiau, laidų su žemu pasipriešinimo keliu į žemę tarp visų darbo stendų;dirbančiųjų riešo juostų, grindų ir tam tikros įrangos jungtys.Čia yra saugos problemų.Jei dirbsite aplink didelės sprogstamosios medžiagos ir elektronikos, jūsų riešo juosta gali būti susieta tiesiai prie žemės, o ne su 1M Ohm rezistoriumi. Jei dirbate labai aukštai įtampai, jūs netaptumėte nieko.
Čia pateikiama "Cisco" ESD kainų citata, kuri gali būti net šiek tiek konservatyvi, nes dėl Cisco lauko gedimų įkaitinamosios žalos paprastai netenka gyvybės, o tai gali padidinti 100 kartų, nurodytų užsakymųdydis:
Ar ką nors įtraukti į paaiškinimą?Garsas išjungtas komentaruose. Norite skaityti daugiau atsakymų iš kitų "Tech-savvy Stack Exchange" vartotojų?Patikrinkite visą diskusijų temą čia.