28Aug
Hepimiz elektronik cihazlarımızda çalışırken doğru topraklandığından emin olmak için uyarıları duydum, ancak teknolojideki ilerlemelerle statik elektrik hasarını azalttı mı yoksa hala eskisi kadar yaygın mı?Bugünün Süper Kullanıcısı Q & A yayını, merak uyandırıcı bir okuyucu sorusuna kapsamlı bir yanıt veriyor.
Bugünkü Soru &Yanıt oturumu bize Q & A web sitelerinin topluluk temelli bir gruplandırması olan Stack Exchange'in bir alt bölümü olan SuperUser nezaketen geliyor.
Fotoğraf Jared Tarbell'in izniyle( Flickr).
Soru
SuperUser okuyucu Ricku, statik elektrik hasarının hala elektronikte büyük bir sorun olup olmadığını bilmek istiyor:
Statik elektriğin birkaç on yıl önce büyük bir problem olduğunu duymuştum.Şimdi hala büyük bir sorun mu var? Bir kişinin şimdi bir bilgisayar bileşenini "kızartması" nadiren nadiren olduğuna inanıyorum.
Statik elektrik hasarları halen elektronikte büyük bir sorundur mu?
Cevap
SuperUser katkıda bulunan Argonauts'un bize cevabı var:
Endüstride, Elektro-Statik Deşarj( ESD) adı veriliyor ve şu ana kadar olduğundan çok daha fazla sorun yaşanıyor;Bununla birlikte, ESD'nin ürünlere zarar verme olasılığının düşürülmesine yardımcı olan politikaların ve prosedürlerin oldukça yeni yaygınlaştırılması ile hafifçe hafifletilmiştir. Ne olursa olsun, elektronik endüstrisi üzerindeki etkisi diğer tüm sektörlerden daha büyük.
Bu ayrıca çok büyük bir çalışma konusudur ve çok karmaşıktır, bu yüzden birkaç noktaya değineceğim.İlginizi çekiyorsa konuyla ilgili çok sayıda ücretsiz kaynak, malzeme ve web sitesi bulunmaktadır. Birçok kişi kariyerlerini bu bölgeye ayırıyor. ESD tarafından hasar gören ürünler, üretici, tasarımcı veya "tüketici" olsun elektronikte yer alan tüm şirketlerde çok gerçek ve çok büyük etkiye sahiptir ve bir endüstride ele alınan birçok şey gibi maliyetleri de geçerlidir.bize.
ESD Birliği'nden:
Cihazlar ve özelliklerin boyutu sürekli olarak küçüldükçe, ESD tarafından hasar görme konusunda daha duyarlı hale gelir ve bu biraz düşündükten sonra mantıklı olur. Elektronik üretmek için kullanılan malzemelerin mekanik mukavemeti, genellikle, termal kütle olarak adlandırılan( makro ölçekli nesnelerde olduğu gibi), malzemenin hızlı sıcaklık değişimlerine direnme yeteneğinde olduğu gibi boyutları düştükçe azalır.2003 yılının en küçük özellik boyutları 180 nm aralığındaydı ve şimdi hızla 10 nm'ye yaklaşıyoruz.
20 yıl önce zararsız kalmış bir ESD olayı, modern elektronikleri potansiyel olarak yok edebilir. Transistorlarda, kapak malzemesi genellikle kurban olur, ancak diğer akım taşıyan elementler de buharlaştırılabilir veya eritilebilir. Bir IC'nin pimlerindeki lehim( bir Bilye Izgarası Dizisi gibi eşdeğer bir yüzey montajı, bugünlerde çok daha yaygın) bir PCB üzerinde eritilebilir ve silikonun kendisinde yüksek ısı ile değiştirilebilen bazı kritik özellikler( özellikle dielektrik değeri) vardır. Tamamen ele alındığında, devreyi yarı iletkenten daima iletken hale getirebilir; bu iletken, çip açıldığında genellikle bir kıvılcım ve kötü bir koku ile biter.
Daha küçük özellik boyutları, çoğu metrik perspektifinden neredeyse tamamen olumludur;desteklenebilen işletim / saat hızı, güç tüketimi, sıkı bir şekilde bağlanmış ısı üretimi vb. gibi şeyler ancak özellik boyutu düştükçe önemli olmayan enerji miktarları da dikkate alınacak zararın hassasiyeti de büyük oranda artar.
ESD koruması günümüzde pek çok elektroniğin içine yerleştirilmiştir, ancak entegre bir devrede 500 milyar transistöre sahipseniz, statik bir deşarjın% 100 kesinlik ile hangi yönde olacağını belirlemek, sorunun çözülmesi zor değildir.
İnsan vücudu bazen 100 ila 250 pikofarad kapasitans derecesine sahip olarak( İnsan Vücut Modeli; HBM) modellenmiştir. Bu modelde, gerilim 25 kV( bazıları sadece 3 kV kadar yüksek olsa da) kadar yüksek( kaynaka bağlı olarak) alabilir. Büyük sayıları kullanan kişinin enerjisi yaklaşık 150 mililitredir. Tamamen "ücretli" bir kişi, genellikle bunun farkında değildir ve ilk kullanılabilir zemin yolunu, genellikle bir elektronik cihazı kullanarak bir saniyenin çok altına boşaltır.
Bu sayıların, kişinin normalde olduğu gibi ek bir ücret gönderebilecek giysiler giymediğini varsayıldığını unutmayın. ESD riskini ve enerji seviyelerini hesaplamak için farklı modeller mevcuttur ve bazı durumlarda birbiriyle çelişkili görünen çok hızlı bir şekilde oldukça karışık hale gelir.İşte standartların ve modellerin çoğunun mükemmel bir tartışmasına bir bağlantı.
Hesaplamak için kullanılan spesifik metodu ne olursa olsun, bu pek de enerji gibi görünmüyor ve modern bir transistörü yok etmek yeterli olacaktır. Bağlam için, bir jeou enerji, Dünya yüzeyinden dikey olarak bir metre uzunluğunda bir orta boy domates( 100 gram) kaldırmak için gereken enerjiye eşdeğerdir( Wikipedia'ya göre).
Bu, insanın yalnızca bir ESD olayının "en kötü senaryo" tarafında yer alır ve burada insanın bir şarj taşıdığı ve hassas bir aygıta boşaldığı olaydır. Kişi çok zayıf topraklandığında nispeten düşük miktarda şarjdan yüksek bir voltaj oluşur. Hasar gören şeyin ve neyin ne kadar hasar gördüğünün önemli bir faktörü aslında yük ya da voltaj değil, bu bağlamda, elektronik cihazın bir zemin yolunun direncinin ne kadar düşük olduğu düşünülebilecek olan akımdır.
Elektronik etrafında çalışan insanlar genellikle bilek kayışları ve / veya topraklama kayışlarıyla ayaklarına dayanıyorlar. Topraklama için "şort" değildirler;direnç, işçilerin paratoner rolü oynamasını önlemek için boyutlandırılır( kolayca elektrik çarpması).Bilek bantları tipik olarak 1M Ohm aralığındadır, ancak yine de biriken enerjinin hızlı bir şekilde boşaltılmasına izin verir. Kapasitif ve izolasyonlu ürünler ile diğer şarj üreten veya depolayan malzemeler, çalışma alanlarından, polistiren, kabarcık sargısı ve plastik bardaklardan izole edilir.
İnsan vücudunun kendisinin "içten" yük taşımadığı, ancak yalnızca hareketini kolaylaştırdığı bir cihaza, ESD hasarına( hem pozitif hem de negatif nispi yük farklarından) yol açabilecek sayısız diğer malzeme ve durum vardır. Bir karikatür düzeyi örnek, bir halı üzerinde yürürken, ardından metal bir nesneye dokunduğunda veya dokunarak bir yün süveter ve çorap giyerdi. Bu, vücudun kendisinin saklayabileceğinden çok daha fazla enerji üretir.
Modern elektroniklere zarar vermek için ne kadar az enerji harcadığının son noktası.10 nm'lik bir transistör( henüz yaygın değil, ancak önümüzdeki birkaç yıl içinde olacak) kaplama kalınlığı 6 nm'den az ve bu da tek katmana( tek kat atomlu) yaklaşıyor.
Bu çok karmaşık bir konudur ve bir ESD olayının bir aygıta neden olabileceği hasar miktarı, deşarj hızı( şarj ve toprak arasındaki direncin ne kadar olduğu) dahil olmak üzere çok sayıda değişken nedeniyle öngörmek güçtür), cihaz üzerinden bir zemine giden yolların sayısı, nem ve ortam sıcaklığı ve daha birçoğu. Bu değişkenlerin tümü, etkiyi modelleyebilen çeşitli denklemlere eklenebilir, ancak fiili hasarın henüz tahmininde oldukça doğru değildir, ancak bir olaydan kaynaklanabilecek hasarları çerçevelemek daha iyidir.
Çoğu durumda ve bu, sanayiye özgü( tıbbi veya uzayda düşünün) çok özel bir durumdaysa, bir ESD'nin oluşturduğu felaketli arıza olayı, fark edilmeden üretim ve testten geçen bir ESD olayından çok daha iyi bir sonuçtur. Dikkat çekilmemiş ESD olayları çok küçük bir hata oluşturabilir veya her iki senaryoda da ek küçük ESD olayları veya sadece normal kullanım nedeniyle zamanla daha da kötüleşebilen önceden var olan ve bulunmayan gizli bir hatayı biraz daha kötüleştirebilir.
Sonuç olarak, yapay olarak kısaltılmış bir zaman diliminde, güvenilirlik modelleri( bakım ve değiştirme çizelgelerinin temelini oluşturan) tarafından tahmin edilemeyen cisimlerin felaket ve erken bir arıza ile sonuçlanırlar. Bu tehlike nedeniyle ve korkunç durumları( örneğin bir kalp pilinin mikroişlemcisini veya uçuş kontrol cihazlarını) düşünmek kolaydır ve latent ESD kaynaklı kusurları test etme ve modelleme yolları bulma şu anda önemli bir araştırma alanıdır.
Elektronik üretiminde fazla çalışmayan ya da fazla çalışmayan bir tüketici için, bu bir sorun gibi görünmeyebilir.Çoğu elektronun satılması için paketlendiğinde, ESD hasarının çoğunu engelleyecek çok sayıda güvenlik önlemi vardır. Hassas bileşenler fiziksel olarak erişilemez ve daha elverişli bir zemine giden yollar mevcut( yani bir bilgisayar kasası bir zemine bağlanıyor, ESD'nin içine boşaltılması neredeyse kesinlikle kasanın içindeki CPU'ya zarar vermeyecek, ancak bunun yerine en düşük direnç yolunu alacakgüç kaynağı ve duvar prizi güç kaynağı yoluyla topraklayın).Alternatif olarak, makul bir akım taşıyan yollar mümkün değildir;birçok cep telefonunun iletken olmayan dış cepheleri vardır ve yalnızca şarj edilirken toprak yolları vardır.
Kayıt için, her üç ayda bir ESD eğitimi almak zorundayım, bu yüzden devam etmeliyim. Ancak bence bu sorunuza cevap vermek için yeterli olmalıdır. Bu cevabın içindeki her şeyin doğru olduğuna inanıyorum, ancak iyilik merakınızı yok etmedim, fenomeni daha yakından tanımak için okumayı şiddetle tavsiye ederim.
İnsanın karşı sezgisel bulduğu bir şey, sık sık elektroniği saklanan ve gönderilen( anti-statik poşetler) iletken çantaların da iletken olmasıdır. Anti-statik malzeme diğer materyallerle etkileşime girerek anlamlı bir ücret tahsil etmeyeceği anlamına gelir. Ancak ESD dünyasında, her şeyin aynı toprak voltaj referansına sahip olması( mümkün olan en iyi derecede) eşit derecede önemlidir.
İş yüzeyleri( ESD paspasları), ESD poşetleri ve diğer malzemeler genelde aralarında yalıtılmış bir malzeme bulunmamakla veya tüm çalışma tezgahları arasındaki zemine düşük dirençli yollar bağlayarak ortak bir zemine bağlanıyorlar;işçilerin bilek bantları, zemin ve bazı ekipmanların konektörleri. Burada güvenlik sorunları var. Yüksek patlayıcı ve elektroniklerle uğraşıyorsanız, bilek bandınız doğrudan 1M Ohm direnç yerine bir zemine bağlanabilir.Çok yüksek gerilimle uğraşırsanız, kendinizi hiç yere yatırmazsınız.
İşte Cisco için ESD maliyetleri hakkında bir fikir, hatta biraz muhafazakar olabilir, çünkü Cisco için alan hatalarından kaynaklanan hasar genellikle yaşam kaybına neden olmaz; bu da emirlerin verdiği 100x'i artırabilir.magnitude:
Açıklamaya eklemek için bir şey var mı?Yorumların sesini kapatın. Diğer teknik uzman Stack Exchange kullanıcılarından daha fazla cevap okumak ister misiniz? Buradaki tam tartışma dizinine göz atın.