28Aug
Semua dari kita telah mendengar peringatan untuk memastikan bahwa kita memiliki dasar yang benar saat mengerjakan perangkat elektronik kita, namun memiliki kemajuan dalam teknologi mengurangi masalah kerusakan listrik statis atau apakah ini masih lazim seperti sebelumnya? Pos SuperUser hari ini memiliki jawaban komprehensif untuk pertanyaan pembaca yang penasaran.
Pertanyaan Hari Ini &Sesi jawaban datang kepada kami atas izin SuperUser - subdivisi dari Stack Exchange, pengelompokan berbasis komunitas dari Q & A situs web. Foto
milik Jared Tarbell( Flickr).
Pertanyaan Pembaca superuser
Ricku ingin tahu apakah kerusakan listrik statis masih menjadi masalah besar dengan elektronik sekarang:
Saya telah mendengar bahwa listrik statis adalah masalah besar beberapa dekade yang lalu. Apakah masih menjadi masalah besar sekarang? Saya percaya bahwa jarang sekali seseorang "menggoreng" komponen komputer sekarang.
Apakah kerusakan listrik statis masih menjadi masalah besar dengan elektronik sekarang?
Jawaban
SuperUser kontributor Argonauts memiliki jawaban untuk kita:
Di industri ini, disebut sebagai Electro-Static Discharge( ESD) dan sekarang jauh lebih bermasalah daripada sebelumnya;meskipun telah dikurangi sedikit oleh adopsi kebijakan dan prosedur yang cukup luas yang membantu mengurangi kemungkinan kerusakan ESD pada produk. Apapun, dampaknya terhadap industri elektronik lebih besar daripada industri lainnya.
Ini juga merupakan topik studi yang sangat besar dan sangat kompleks, jadi saya hanya akan menyentuh beberapa titik saja. Jika Anda tertarik, ada banyak sumber, bahan, dan situs gratis yang didedikasikan untuk subjek ini. Banyak orang mendedikasikan karir mereka di bidang ini. Produk yang rusak oleh ESD memiliki dampak yang sangat nyata dan sangat besar pada semua perusahaan yang terlibat dalam bidang elektronika, apakah itu sebagai produsen, perancang, atau "konsumen", dan seperti banyak hal yang ditangani dalam industri, biayanya diteruskan kekami.
Dari Asosiasi ESD:
Karena perangkat dan ukuran fitur mereka terus menjadi lebih kecil, mereka menjadi lebih rentan mengalami kerusakan akibat ESD, yang masuk akal setelah sedikit berpikir. Kekuatan mekanis dari bahan yang digunakan untuk membangun elektronik umumnya turun saat ukurannya menurun, seperti juga kemampuan material untuk menahan perubahan suhu yang cepat, biasanya disebut sebagai massa termal( seperti pada benda skala makro).Sekitar tahun 2003, ukuran fitur terkecil ada di kisaran 180 nm dan sekarang kita mendekati 10 nm dengan cepat.
Acara ESD yang 20 tahun yang lalu tidak berbahaya dapat menghancurkan peralatan elektronik modern. Pada transistor, bahan gerbang sering menjadi korban, namun elemen pembawa arus lainnya dapat diuapkan atau dilelehkan juga. Solder pada pin IC( permukaan yang setara dengan Mount Grid Array jauh lebih umum akhir-akhir ini) pada PCB dapat dilebur, dan silikon itu sendiri memiliki beberapa karakteristik kritis( terutama nilai dielektriknya) yang dapat diubah oleh panas tinggi..Secara keseluruhan, hal itu dapat mengubah rangkaian dari konduktor semi ke konduktor yang selalu, yang biasanya berakhir dengan percikan dan bau busuk saat chip dinyalakan.
Ukuran fitur yang lebih kecil hampir seluruhnya positif dari kebanyakan perspektif metrik;Hal-hal seperti kecepatan operasi / jam yang dapat didukung, konsumsi daya, penambahan panas yang digabungkan dengan ketat, dan lain-lain, namun kepekaan terhadap kerusakan dari apa yang seharusnya dianggap sebagai jumlah energi sepele juga sangat meningkat saat ukuran fitur turun. Proteksi ESD
dibangun ke dalam banyak elektronika saat ini, namun jika Anda memiliki 500 miliar transistor di sirkuit terpadu, bukan masalah yang dapat ditundukkan untuk menentukan jalur yang harus dikeluarkan oleh debit statis dengan kepastian 100 persen.
Tubuh manusia kadang-kadang dimodelkan( Human Body Model; HBM) memiliki 100 sampai 250 picofarads of capacitance. Dalam model itu, voltase bisa setinggi( tergantung sumbernya) 25 kV( meski ada yang mengklaim hanya setinggi 3 kV).Dengan menggunakan jumlah yang lebih besar, orang tersebut akan memiliki "muatan" energi sekitar 150 milijoule. Orang yang "terisi penuh" biasanya tidak akan menyadarinya dan akan habis dalam sepersekian detik melalui jalur darat pertama yang tersedia, seringkali merupakan perangkat elektronik.
Perhatikan bahwa angka-angka ini menganggap orang tersebut tidak mengenakan pakaian yang mampu membawa muatan tambahan, yang biasanya terjadi. Ada model yang berbeda untuk menghitung tingkat risiko dan energi ESD, dan ini akan sangat membingungkan dengan sangat cepat karena keduanya bertentangan satu sama lain dalam beberapa kasus. Berikut adalah link ke diskusi yang sangat baik mengenai banyak standar dan model.
Terlepas dari metode spesifik yang digunakan untuk menghitungnya, tidak, dan tentu saja tidak terdengar seperti energi banyak, tapi lebih dari cukup untuk menghancurkan transistor modern. Untuk konteksnya, satu joule energi setara( menurut Wikipedia) dengan energi yang dibutuhkan untuk mengangkat tomat ukuran sedang( 100 gram) satu meter secara vertikal dari permukaan Bumi.
Ini jatuh pada skenario "skenario terburuk" dari peristiwa ESD manusia saja, di mana manusia membawa muatan dan membuangnya ke perangkat yang rentan. Tegangan yang tinggi dari jumlah biaya yang relatif rendah terjadi saat orang tersebut memiliki landasan yang sangat buruk. Faktor kunci dalam apa dan berapa banyak yang rusak sebenarnya bukan muatan atau voltase, tapi arus, yang dalam konteks ini dapat dianggap sebagai seberapa rendah hambatan jalur perangkat elektronik ke ground.
Orang-orang yang bekerja di bidang elektronika biasanya beralasan dengan tali pergelangan tangan dan / atau tali pengikat di kaki mereka. Mereka bukan "celana pendek" untuk grounding;Perlawanan itu berukuran untuk mencegah pekerja tidak berfungsi sebagai penangkal petir( mudah tersengat listrik).Band pergelangan tangan biasanya berada dalam kisaran Ohm 1M, namun masih memungkinkan pemakaian cepat energi akumulasi apapun. Item kapasitif dan terisolasi bersamaan dengan bahan penghasil atau penyimpanan lainnya diisolasi dari area kerja, hal-hal seperti polistiren, bungkus gelembung, dan gelas plastik.
Ada banyak materi dan situasi lain yang dapat mengakibatkan kerusakan ESD( dari perbedaan biaya relatif positif dan negatif) ke perangkat di mana tubuh manusia sendiri tidak membawa muatan "secara internal", namun hanya memfasilitasi pergerakannya. Contoh tingkat kartun akan mengenakan sweter wol dan kaus kaki sambil berjalan melintasi karpet, lalu memungut atau menyentuh benda logam. Itu menciptakan jumlah energi yang jauh lebih tinggi daripada yang bisa disimpan oleh tubuh sendiri.
Satu hal terakhir tentang betapa sedikit energi yang dibutuhkan untuk merusak elektronik modern. Sebuah transistor 10 nm( belum umum, tapi akan dalam beberapa tahun ke depan) memiliki ketebalan gerbang kurang dari 6 nm, yang semakin mendekati apa yang mereka sebut monolayer( satu lapisan atom).
Ini adalah subjek yang sangat rumit, dan jumlah kerusakan akibat ESD dapat menyebabkan perangkat sulit diprediksi karena banyaknya variabel, termasuk kecepatan pelepasan( berapa banyak resistensi yang ada antara muatan dan ground), jumlah jalur ke tanah melalui perangkat, kelembaban dan suhu sekitar, dan banyak lagi. Semua variabel ini dapat dihubungkan ke berbagai persamaan yang dapat memodelkan dampaknya, namun metode ini tidak terlalu akurat dalam memprediksi kerusakan sebenarnya, namun lebih baik dalam membingkai kemungkinan kerusakan dari suatu peristiwa.
Dalam banyak kasus, dan ini sangat spesifik industri( berpikir medis atau dirgantara), kejadian kegagalan bencana akibat ESD adalah hasil yang jauh lebih baik daripada acara ESD yang melewati manufaktur dan pengujian tanpa disadari. Kejadian ESD yang tidak disadari dapat menciptakan cacat yang sangat kecil, atau mungkin sedikit memperburuk kelemahan laten yang sudah ada sebelumnya dan yang tidak terdeteksi, yang dalam kedua skenario dapat memburuk seiring berjalannya waktu karena kejadian ESD tambahan atau hanya penggunaan biasa saja.
Mereka pada akhirnya menghasilkan kegagalan pada perangkat keras dan kegagalan prematur dalam kerangka waktu yang disingkat secara artifisial yang tidak dapat diprediksi oleh model keandalan( yang merupakan dasar untuk jadwal perawatan dan penggantian).Karena bahaya ini, dan mudah untuk memikirkan situasi yang mengerikan( alat mikroprosesor alat pacu jantung atau alat pengontrol penerbangan, misalnya), menemukan cara untuk menguji dan mengemukakan defek yang disebabkan ESD laten adalah area penelitian utama saat ini.
Bagi konsumen yang tidak bekerja atau tahu banyak tentang manufaktur elektronik, ini mungkin tidak menjadi masalah. Pada saat kebanyakan barang elektronik dikemas untuk dijual, ada banyak perlindungan di tempat yang akan mencegah sebagian besar kerusakan ESD.Komponen sensitif secara fisik tidak dapat diakses dan jalur yang lebih nyaman ke tanah tersedia( misalnya chassis komputer terkait dengan ground, pemakaian ESD ke dalamnya hampir pasti tidak merusak CPU di dalam kasus ini, namun malah mengambil jalur resistansi terendah ke sebuahground via power supply dan stopkontak listrik).Sebagai alternatif, tidak ada jalur pembawa arus yang masuk akal yang mungkin;Banyak ponsel memiliki eksterior non-konduktif dan hanya memiliki jalur tanah saat dikenai biaya.
Sebagai catatan, saya harus mengikuti pelatihan ESD setiap tiga bulan sekali, jadi saya bisa terus berjalan. Tapi saya pikir ini seharusnya cukup untuk menjawab pertanyaan Anda. Saya percaya semua yang ada dalam jawaban ini akurat, tapi saya sangat menyarankan untuk segera membaca tentang hal itu untuk lebih mengenal fenomena ini jika saya tidak menghancurkan keingintahuan Anda untuk selamanya.
Satu hal yang orang anggap kontra-intuitif adalah tas yang sering Anda lihat elektronik disimpan dan dikirim( tas anti-statis) juga konduktif. Anti-statis berarti bahwa materi tidak akan mengumpulkan muatan yang berarti dari berinteraksi dengan materi lainnya. Tapi di dunia ESD, itu sama pentingnya( semaksimal mungkin) bahwa semuanya memiliki referensi tegangan tanah yang sama. Permukaan kerja( tikar ESD), tas ESD, dan bahan lainnya biasanya terikat pada kesamaan, baik dengan tidak memiliki bahan terisolasi di antara keduanya, atau lebih eksplisit lagi dengan memasang jalur resistansi rendah ke tanah di antara semua bangku kerja.;konektor untuk gelang pergelangan tangan, lantai, dan beberapa peralatan. Ada masalah keamanan disini. Jika Anda bekerja di sekitar bahan peledak dan elektronik yang tinggi, band pergelangan tangan Anda mungkin langsung terikat pada tanah daripada resistor 1M Ohm. Jika Anda bekerja di sekitar tegangan sangat tinggi, Anda tidak akan tanah sendiri sama sekali.
Berikut adalah kutipan tentang biaya ESD dari Cisco, yang bahkan mungkin agak konservatif, karena kerusakan jaminan dari kegagalan lapangan untuk Cisco biasanya tidak mengakibatkan hilangnya nyawa, yang dapat meningkatkan 100x tersebut yang disebut oleh perintah daribesarnya:
Punya sesuatu untuk ditambahkan ke penjelasan? Terdengar dalam komentar. Ingin membaca lebih banyak jawaban dari pengguna Stack Exchange tech-savvy lainnya? Simak thread diskusi selengkapnya disini.
