28Aug
Όλοι έχουμε ακούσει τις προειδοποιήσεις για να βεβαιωθούμε ότι είμαστε σωστά γειωμένοι όταν εργαζόμαστε στις ηλεκτρονικές συσκευές μας, αλλά οι τεχνολογικές εξελίξεις μείωσαν το πρόβλημα της βλάβης στατικού ηλεκτρισμού ή εξακολουθούν να είναι τόσο διαδεδομένες όπως πριν;Η σημερινή δημοσίευση του χρήστη SuperUser Q & A έχει μια ολοκληρωμένη απάντηση σε μια ερώτηση περίεργου αναγνώστη.
Η σημερινή ερώτηση &Η συνάντηση απαντήσεων έρχεται με την ευγένεια του SuperUser - μια υποδιαίρεση του Stack Exchange, μια κοινότητα-καθοδηγούμενη ομαδοποίηση Q & A ιστοσελίδες.
Φωτογραφία ευγένεια του Jared Tarbell( Flickr).
Η ερώτηση
SuperUser Reader Το Ricku θέλει να μάθει εάν η ζημιά στατικού ηλεκτρισμού εξακολουθεί να είναι ένα τεράστιο πρόβλημα με τα ηλεκτρονικά τώρα:
Έχω ακούσει ότι ο στατικός ηλεκτρισμός ήταν ένα μεγάλο πρόβλημα πριν από μερικές δεκαετίες.Είναι ακόμα ένα μεγάλο πρόβλημα τώρα;Πιστεύω ότι είναι σπάνιο για ένα άτομο να "τηγανίσει" ένα κομμάτι του υπολογιστή τώρα.
Η ζημιά στατικού ηλεκτρισμού εξακολουθεί να αποτελεί τεράστιο πρόβλημα με τα ηλεκτρονικά τώρα;
Η απάντηση
Συνεργάτης SuperUser Argonauts έχει την απάντηση για μας:
Στη βιομηχανία, αναφέρεται ως ηλεκτροστατική εκκένωση( ESD) και είναι πολύ περισσότερο ένα πρόβλημα τώρα από ό, τι ήταν ποτέ?αν και έχει μετριαστεί κάπως από την αρκετά πρόσφατη ευρεία υιοθέτηση πολιτικών και διαδικασιών που συμβάλλουν στη μείωση της πιθανότητας βλάβης των προϊόντων από την ESD.Ανεξαρτήτως, οι επιπτώσεις της στη βιομηχανία ηλεκτρονικών ειδών είναι μεγαλύτερες από πολλές άλλες ολόκληρες βιομηχανίες.
Είναι επίσης ένα τεράστιο θέμα μελέτης και πολύ περίπλοκο, οπότε θα αγγίξω μόνο μερικά σημεία.Αν ενδιαφέρεστε, υπάρχουν πολλές δωρεάν πηγές, υλικά και ιστοσελίδες αφιερωμένες στο θέμα.Πολλοί άνθρωποι αφιερώνουν τη σταδιοδρομία τους σε αυτόν τον τομέα.Τα προϊόντα που έχουν υποστεί βλάβη από την ESD έχουν πολύ πραγματικό και πολύ μεγάλο αντίκτυπο σε όλες τις εταιρείες που ασχολούνται με την ηλεκτρονική, είτε πρόκειται για κατασκευαστή, σχεδιαστή ή "καταναλωτή", και όπως και πολλά άλλα που ασχολούνται με μια βιομηχανία, το κόστος της μεταφέρεταιμας.
Από τον Σύνδεσμο ESD:
Καθώς οι συσκευές και το μέγεθος των χαρακτηριστικών τους γίνονται όλο και μικρότερες, γίνονται πιο επιρρεπείς σε βλάβη από το ESD, το οποίο έχει νόημα μετά από λίγη σκέψη.Η μηχανική αντοχή των υλικών που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ηλεκτρονικών εξαρτάται γενικά καθώς μειώνεται το μέγεθός τους, όπως και η ικανότητα του υλικού να αντιστέκεται σε γρήγορες αλλαγές θερμοκρασίας, συνήθως αναφέρεται ως θερμική μάζα( όπως και σε αντικείμενα μακρο-κλίμακας).Γύρω στο 2003, τα μικρότερα μεγέθη χαρακτηριστικών ήταν στην περιοχή των 180 nm και τώρα προσεγγίζουμε ταχέως τα 10 nm.
Ένα γεγονός ESD που πριν από 20 χρόνια θα ήταν αβλαβές θα μπορούσε ενδεχομένως να καταστρέψει τα σύγχρονα ηλεκτρονικά.Σε τρανζίστορ, το υλικό της πύλης είναι συχνά το θύμα, αλλά άλλα στοιχεία που μεταφέρουν ρεύμα μπορούν να εξατμιστούν ή να λιώσουν επίσης.Η συγκόλληση σε καρφίτσες IC( μια ισοδύναμη επιφανειακή βάση όπως μια πλέγμα πινάκων μπάλας είναι πολύ πιο κοινή αυτή την εποχή) σε ένα PCB μπορεί να λειώσει και το ίδιο το πυρίτιο έχει ορισμένα κρίσιμα χαρακτηριστικά( ειδικά η διηλεκτρική του αξία) που μπορεί να αλλάξει με υψηλή θερμότητα.Λαμβανόμενη συνολικά, μπορεί να αλλάξει το κύκλωμα από ένα ημιαγωγό σε έναν πάντα αγωγό, ο οποίος συνήθως τελειώνει με σπινθήρα και κακή οσμή όταν ενεργοποιείται το τσιπ.
Τα μικρότερα μεγέθη χαρακτηριστικών είναι σχεδόν εξ ολοκλήρου θετικά από τις περισσότερες προοπτικές μετρήσεων.πράγματα όπως οι ταχύτητες λειτουργίας / ρολογιού που μπορούν να υποστηριχθούν, η κατανάλωση ρεύματος, η συζευγμένη παραγωγή θερμότητας κλπ., αλλά η ευαισθησία σε βλάβες από αυτό που διαφορετικά θα θεωρούνταν ασήμαντο ποσό ενέργειας επίσης αυξάνεται σημαντικά καθώς μειώνεται το μέγεθος του χαρακτηριστικού.Η
ESD προστασία είναι ενσωματωμένη σε πολλά ηλεκτρονικά σήμερα, αλλά αν έχετε 500 δισεκατομμύρια τρανζίστορ σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα, δεν είναι ένα τραχύ πρόβλημα για να καθορίσετε ποια διαδρομή θα λάβει μια στατική απαλλαγή με 100% βεβαιότητα.
Το ανθρώπινο σώμα μερικές φορές διαμορφώνεται( μοντέλο ανθρώπινου σώματος, HBM) ως έχει 100 έως 250 picofarads χωρητικότητας.Σε αυτό το μοντέλο, η τάση μπορεί να φτάσει τόσο υψηλή( ανάλογα με την πηγή) στα 25kV( αν και μερικοί ισχυρίζονται μόνο 3kV).Χρησιμοποιώντας τους μεγαλύτερους αριθμούς, το άτομο θα είχε ενέργεια "φορτίο" περίπου 150 millijoules.Ένα πλήρως "φορτισμένο" άτομο δεν θα το γνώριζε και θα εκφορτώνεται σε ένα κλάσμα του δευτερολέπτου μέσω της πρώτης διαθέσιμης διαδρομής εδάφους, συχνά μιας ηλεκτρονικής συσκευής.
Σημειώστε ότι αυτοί οι αριθμοί υποθέτουν ότι το άτομο δεν φοράει ρούχα ικανά να φέρουν επιπλέον χρέωση, πράγμα που συμβαίνει κανονικά.Υπάρχουν διαφορετικά μοντέλα για τον υπολογισμό του κινδύνου ESD και των ενεργειακών επιπέδων, και αυτό μπερδεύεται πολύ γρήγορα, καθώς σε ορισμένες περιπτώσεις φαίνεται να έρχονται σε αντίθεση.Εδώ είναι ένας σύνδεσμος για μια εξαιρετική συζήτηση για πολλά από τα πρότυπα και τα μοντέλα.
Ανεξάρτητα από τη συγκεκριμένη μέθοδο που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του, δεν είναι, και σίγουρα δεν ακούγεται σαν πολύ ενέργεια, αλλά είναι περισσότερο από αρκετό για να καταστρέψει ένα σύγχρονο τρανζίστορ.Για το περιβάλλον, ένα ζεύγος ενέργειας είναι ισοδύναμο( σύμφωνα με τη Wikipedia) με την ενέργεια που απαιτείται για την ανύψωση μιας μεσαίας τομάτας( 100 γραμμάρια) ένα μέτρο κάθετα από την επιφάνεια της Γης.
Αυτό εμπίπτει στην πλευρά του "χειρότερου σεναρίου" ενός ανθρώπινου γεγονότος ESD, όπου ο άνθρωπος φέρει ένα φορτίο και το αποφορτίζει σε μια ευαίσθητη συσκευή.Μια τάση που είναι υψηλή από μια σχετικά χαμηλή ποσότητα φορτίου εμφανίζεται όταν το άτομο είναι πολύ κακώς γειωμένο.Ένας βασικός παράγοντας για το τι και πόσο καταστρέφεται δεν είναι στην πραγματικότητα το φορτίο ή η τάση, αλλά το ρεύμα, το οποίο σε αυτό το πλαίσιο μπορεί να θεωρηθεί ως το πόσο χαμηλή είναι η αντίσταση της διαδρομής της ηλεκτρονικής συσκευής σε ένα έδαφος.
Οι άνθρωποι που εργάζονται γύρω από τα ηλεκτρονικά είναι συνήθως γειωμένοι με ιμάντες καρπών και / ή ιμάντες γείωσης στα πόδια τους.Δεν είναι "σορτς" για γείωση?η αντίσταση έχει τέτοιο μέγεθος ώστε να εμποδίζει τους εργάτες να χρησιμεύουν ως αλεξικέραυνα( εύκολα ηλεκτροχειρουργικά).Οι ζώνες του καρπού είναι συνήθως στο εύρος 1M Ohm, αλλά αυτό εξακολουθεί να επιτρέπει τη γρήγορη αποφόρτιση οποιασδήποτε συσσωρευμένης ενέργειας.Τα χωρητικά και μονωμένα αντικείμενα μαζί με οποιαδήποτε άλλα υλικά δημιουργούν ή αποθηκεύουν φορτία απομονώνονται από περιοχές εργασίας, όπως πολυστυρόλιο, περιτύλιγμα με φυσαλίδες και πλαστικά κύπελλα.
Υπάρχουν κυριολεκτικά αμέτρητα άλλα υλικά και καταστάσεις που μπορούν να προκαλέσουν βλάβη ESD( τόσο από θετικές όσο και από αρνητικές σχετικές διαφορές φορτίου) σε μια συσκευή όπου το ανθρώπινο σώμα δεν φέρει το φορτίο "εσωτερικά", αλλά απλώς διευκολύνει την κίνηση του.Ένα παράδειγμα επιπέδου κινούμενων σχεδίων θα φορούσε ένα πουλόβερ από μαλλί και κάλτσες ενώ περπατούσε πέρα από ένα χαλί, έπειτα να σηκώσει ή να αγγίξει ένα μεταλλικό αντικείμενο.Αυτό δημιουργεί μια σημαντικά υψηλότερη ποσότητα ενέργειας από ό, τι μπορεί να αποθηκεύσει το ίδιο το σώμα.
Ένα τελευταίο σημείο σχετικά με το πόση μικρή ενέργεια χρειάζεται για να βλάψει τα σύγχρονα ηλεκτρονικά.Ένα τρανζίστορ 10 nm( το οποίο δεν είναι κοινό, αλλά θα είναι στα επόμενα δύο χρόνια) έχει πάχος πύλης μικρότερο από 6 nm, το οποίο πλησιάζει σε αυτό που ονομάζουν μονοστοιβάδα( ένα μόνο στρώμα ατόμων).
Πρόκειται για ένα πολύ περίπλοκο θέμα και είναι δύσκολο να προβλεφθεί το μέγεθος των ζημιών που μπορεί να προκαλέσει μια συσκευή ESD σε μια συσκευή λόγω του τεράστιου αριθμού μεταβλητών, συμπεριλαμβανομένης της ταχύτητας εκφόρτισης( πόση αντίσταση υπάρχει ανάμεσα στο φορτίο και το έδαφος), ο αριθμός των διαδρομών προς τη γη μέσω της συσκευής, η υγρασία και οι θερμοκρασίες περιβάλλοντος και πολλά άλλα.Όλες αυτές οι μεταβλητές μπορούν να συνδεθούν σε διάφορες εξισώσεις που μπορούν να μοντελοποιήσουν τον αντίκτυπο, αλλά δεν είναι τρομερά ακριβείς στην πρόβλεψη των πραγματικών ζημιών, αλλά καλύτερα στην πλαισίωση των πιθανών ζημιών από ένα συμβάν.
Σε πολλές περιπτώσεις, και αυτό είναι πολύ συγκεκριμένο για τη βιομηχανία( σκέφτεστε την ιατρική ή την αεροδιαστημική), ένα γεγονός καταστροφικής αποτυχίας που προκαλείται από ESD είναι πολύ καλύτερο αποτέλεσμα από ένα γεγονός ESD που περνάει χωρίς να παρατηρηθεί κατασκευή και δοκιμή.Τα απαρατήρητα γεγονότα ESD μπορούν να δημιουργήσουν ένα πολύ μικρό ελάττωμα ή ίσως να επιδεινώσουν ελαφρώς ένα προϋπάρχον και μη εντοπισμένο λανθάνοντα ελάττωμα, το οποίο και στα δύο σενάρια μπορεί να επιδεινωθεί με την πάροδο του χρόνου λόγω είτε πρόσθετων μικρών γεγονότων ESD είτε απλώς κανονικής χρήσης.
Καταλήγουν τελικά σε μια καταστροφική και πρόωρη αποτυχία της συσκευής σε ένα τεχνητά μειωμένο χρονικό πλαίσιο που δεν μπορεί να προβλεφθεί από μοντέλα αξιοπιστίας( τα οποία αποτελούν τη βάση για τα προγράμματα συντήρησης και αντικατάστασης).Λόγω αυτού του κινδύνου και είναι εύκολο να σκεφτούμε τρομερές καταστάσεις( για παράδειγμα, ένας μικροεπεξεργαστής του βηματοδότη ή τα όργανα ελέγχου πτήσης), έρχονται με τρόπους για να δοκιμάσουν και να υποβληθούν σε πρότυπα ελαττωματικά ελαττώματα που προκαλούνται από ESD.
Για έναν καταναλωτή που δεν εργάζεται ή δεν γνωρίζει πολλά για την κατασκευή ηλεκτρονικών, μπορεί να μην φαίνεται να αποτελεί πρόβλημα.Μέχρι τη στιγμή που τα περισσότερα ηλεκτρονικά συσκευάζονται για πώληση, υπάρχουν πολλές διασφαλίσεις που θα απέτρεπαν τις περισσότερες ζημιές από την ESD.Τα ευαίσθητα εξαρτήματα είναι φυσικά απρόσιτα και είναι διαθέσιμα πιο βολικά μονοπάτια σε ένα έδαφος( δηλαδή ένα σασί υπολογιστή συνδέεται με ένα έδαφος, η εκφόρτωση του ESD σε αυτό σχεδόν ασφαλώς δεν θα βλάψει την CPU μέσα στο περίβλημα,γείωση μέσω της τροφοδοσίας ρεύματος και της πρίζας τροφοδοσίας τοίχου).Εναλλακτικά, δεν είναι δυνατές λογικές διαδρομές μεταφοράς ρεύματος.πολλά κινητά τηλέφωνα έχουν μη αγώγιμους εξωτερικούς χώρους και έχουν μόνο ένα έδαφος όταν χρεώνονται.
Για την καταγραφή, πρέπει να περάσω από την ESD κατάρτιση κάθε τρεις μήνες, οπότε θα μπορούσα απλώς να συνεχίσω.Νομίζω όμως ότι αυτό πρέπει να είναι αρκετό για να απαντήσετε στην ερώτησή σας.Πιστεύω ότι όλα σε αυτήν την απάντηση πρέπει να είναι ακριβή, αλλά θα ήθελα να σας συμβουλέψω να διαβάσετε άμεσα για να το εξοικειώσετε καλύτερα με το φαινόμενο, αν δεν καταστρέψω την περιέργειά σας για πάντα.
Ένα πράγμα που οι άνθρωποι βρίσκουν αντι-διαισθητικό είναι ότι οι τσάντες που βλέπετε συχνά τα ηλεκτρονικά που αποθηκεύονται και αποστέλλονται( αντιστατικά σάκοι) είναι επίσης αγώγιμα.Αντιστατικό σημαίνει ότι το υλικό δεν θα συλλέξει κανένα σημαντικό φορτίο από την αλληλεπίδραση με άλλα υλικά.Αλλά στον κόσμο ESD, είναι εξίσου σημαντικό( στο μέγιστο δυνατό βαθμό) ότι όλα έχουν την ίδια τάση αναφοράς γείωσης.
Οι επιφάνειες εργασίας( ESD χαλάκια), οι σάκοι ESD και άλλα υλικά συνήθως διατηρούνται δεμένα σε ένα κοινό έδαφος είτε απλά χωρίς να έχουν μονωμένο υλικό μεταξύ τους, είτε πιο συγκεκριμένα καλωδίωση μονοπατιών χαμηλής αντίστασης σε έδαφος μεταξύ όλων των πάγκων εργασίας.τους συνδετήρες για τις ζώνες καρπού των εργαζομένων, το δάπεδο και κάποιο εξοπλισμό.Υπάρχουν θέματα ασφάλειας εδώ.Αν ασχολείστε με τα υψηλά εκρηκτικά και τα ηλεκτρονικά, η ζώνη καρπών σας μπορεί να συνδεθεί απευθείας με ένα έδαφος παρά με αντίσταση 1M Ohm.Εάν εργάζεστε γύρω από πολύ υψηλή τάση, δεν θα γείρετε τον εαυτό σας καθόλου.
Ακολουθεί ένα απόσπασμα σχετικά με το κόστος της ESD από τη Cisco, το οποίο μπορεί να είναι λίγο συντηρητικό, καθώς οι παράπλευρες ζημιές από αποτυχίες πεδίου για τη Cisco συνήθως δεν έχουν ως αποτέλεσμα την απώλεια ζωής, η οποία μπορεί να αυξήσει τα 100x που αναφέρονται στις εντολέςμέγεθος:
Έχετε κάτι να προσθέσετε στην εξήγηση;Απενεργοποιήστε τα σχόλια.Θέλετε να διαβάσετε περισσότερες απαντήσεις από άλλους χρήστες τεχνολογίας Stack Exchange;Δείτε το πλήρες νήμα συζήτησης εδώ.