Statik elektrni hosil qilish mexanizmi

Odatda, statik elektr ishqalanish yoki induksiya tufayli hosil bo'ladi.

Ishqalanish statik elektr energiyasi ikki ob'ekt orasidagi aloqa, ishqalanish yoki ajralish paytida hosil bo'lgan elektr zaryadlarining harakati natijasida hosil bo'ladi. Supero'tkazuvchilar orasidagi ishqalanish natijasida qolgan statik elektr o'tkazgichlarning kuchli o'tkazuvchanligi tufayli odatda nisbatan zaifdir. Ishqalanish natijasida hosil bo'lgan ionlar tezda birgalikda harakatlanadi va ishqalanish jarayonida va oxirida neytrallanadi. Izolyatorning ishqalanishidan keyin yuqori elektrostatik kuchlanish paydo bo'lishi mumkin, ammo zaryad miqdori juda kichik. Bu izolyatorning jismoniy tuzilishi bilan belgilanadi. Izolyatorning molekulyar tuzilishida elektronlar atom yadrosining bog'lanishidan erkin harakatlanishi qiyin, shuning uchun ishqalanish natijasida faqat kichik miqdordagi molekulyar yoki atom ionlanishi sodir bo'ladi.

Induktiv statik elektr - bu ob'ekt elektr maydonida bo'lganida, elektromagnit maydon ta'sirida ob'ektdagi elektronlarning harakati natijasida hosil bo'lgan elektr maydoni. Induktiv statik elektr odatda faqat o'tkazgichlarda hosil bo'lishi mumkin. Fazoviy elektromagnit maydonlarning izolyatorlarga ta'sirini e'tiborsiz qoldirish mumkin.

Elektrostatik zaryadsizlanish mexanizmi

Nima sababdan 220V elektr tarmog'i odamlarni o'ldirishi mumkin, lekin odamlarning minglab voltlari ularni o'ldira olmaydi? Kondensatordagi kuchlanish quyidagi formulaga javob beradi: U=Q/C. Ushbu formulaga ko'ra, sig'im kichik va zaryad miqdori kichik bo'lsa, yuqori kuchlanish hosil bo'ladi. "Odatda tanamiz va atrofimizdagi narsalarning sig'imi juda kichik. Elektr zaryadi hosil bo'lganda, kichik miqdordagi elektr zaryadi ham yuqori kuchlanish hosil qilishi mumkin." Elektr zaryadining kichik miqdori tufayli, zaryadsizlanganda, hosil bo'lgan oqim juda kichik va vaqt juda qisqa. Voltajni ushlab turish mumkin emas va oqim juda qisqa vaqt ichida tushadi. “Inson tanasi izolyator emasligi sababli, butun tanada to'plangan statik zaryadlar, tushirish yo'li mavjud bo'lganda, birlashadi. Shu sababli, oqim yuqoriroq va elektr toki urishi hissi paydo bo'ladi. Inson tanasi va metall buyumlar kabi o'tkazgichlarda statik elektr ishlab chiqarilgandan so'ng, tushirish oqimi nisbatan katta bo'ladi.

Yaxshi izolyatsiyalash xususiyatiga ega bo'lgan materiallar uchun, biri hosil bo'lgan elektr zaryadining miqdori juda kichik bo'lsa, ikkinchisi hosil bo'lgan elektr zaryadining oqishi qiyin. Garchi kuchlanish yuqori bo'lsa-da, biror joyda tushirish yo'li mavjud bo'lganda, faqat aloqa nuqtasida va yaqin atrofdagi kichik diapazondagi zaryad oqishi va zaryadsizlanishi mumkin, kontaktsiz nuqtadagi zaryad esa zaryadsizlana olmaydi. Shuning uchun, hatto o'n minglab voltsli kuchlanish bilan ham, tushirish energiyasi ham ahamiyatsiz.

Elektron qismlarga statik elektrning xavfi

Statik elektr zararli bo'lishi mumkinLEDs, nafaqat LEDning o'ziga xos "patenti", balki kremniy materiallardan tayyorlangan keng tarqalgan ishlatiladigan diodlar va tranzistorlar ham. Hatto binolar, daraxtlar va hayvonlar ham statik elektr energiyasidan zarar ko'rishi mumkin (chaqmoq statik elektrning bir ko'rinishidir va biz buni bu erda ko'rib chiqmaymiz).

Xo'sh, statik elektr elektron qismlarga qanday zarar etkazadi? Men juda uzoqqa borishni xohlamayman, faqat yarimo'tkazgichli qurilmalar haqida gapiraman, lekin ayni paytda diodlar, tranzistorlar, IC va LEDlar bilan cheklangan.

Yarimo'tkazgich komponentlariga elektr tokining shikastlanishi oxir-oqibatda oqimni o'z ichiga oladi. Elektr tokining ta'siri ostida qurilma issiqlik tufayli buziladi. Agar oqim bo'lsa, kuchlanish bo'lishi kerak. Shu bilan birga, yarimo'tkazgichli diodlarda PN birikmalari mavjud bo'lib, ular to'g'ridan-to'g'ri va teskari yo'nalishda oqimni bloklaydigan kuchlanish diapazoniga ega. Oldinga potentsial to'siq past, teskari potentsial to'siq esa ancha yuqori. Qarshilik yuqori bo'lgan zanjirda kuchlanish to'plangan. Ammo LEDlar uchun kuchlanish LEDga oldinga qo'llanilganda, tashqi kuchlanish diodaning chegara kuchlanishidan past bo'lsa (moddiy tarmoqli bo'shlig'ining kengligiga to'g'ri keladi), to'g'ridan-to'g'ri oqim yo'q va kuchlanish hammasi qo'llaniladi. PN birikmasi. LEDga teskari kuchlanish qo'llanilganda, tashqi kuchlanish LEDning teskari parchalanish kuchlanishidan kamroq bo'lsa, kuchlanish PN birikmasiga ham to'liq qo'llaniladi. Ayni paytda na LEDning noto'g'ri lehim birikmasida, na qavsda, na P maydonida, na N maydonida kuchlanish pasayishi kuzatilmaydi! Chunki oqim yo'q. PN birikmasi buzilgandan so'ng, tashqi kuchlanish kontaktlarning zanglashiga olib keladigan barcha rezistorlar tomonidan taqsimlanadi. Qarshilik yuqori bo'lgan joyda, qismning kuchlanishi yuqori bo'ladi. LEDlarga kelsak, PN birikmasi kuchlanishning katta qismini o'z zimmasiga olishi tabiiy. PN birikmasida hosil bo'lgan issiqlik quvvati uning ustidagi kuchlanishning pasayishi joriy qiymatga ko'paytiriladi. Agar joriy qiymat cheklanmagan bo'lsa, ortiqcha issiqlik PN birikmasini yoqib yuboradi, bu o'z funksiyasini yo'qotadi va kirib boradi.

Nima uchun IClar statik elektrdan nisbatan qo'rqishadi? ICdagi har bir komponentning maydoni juda kichik bo'lgani uchun, har bir komponentning parazitar sig'imi ham juda kichik (ko'pincha sxema funktsiyasi juda kichik parazitar sig'imni talab qiladi). Shu sababli, kichik miqdordagi elektrostatik zaryad yuqori elektrostatik kuchlanish hosil qiladi va har bir komponentning quvvat bardoshliligi odatda juda kichik, shuning uchun elektrostatik zaryadsizlanish ICga osongina zarar etkazishi mumkin. Biroq, oddiy kichik quvvatli diodlar va kichik quvvatli tranzistorlar kabi oddiy diskret komponentlar statik elektrdan unchalik qo'rqmaydi, chunki ularning chip maydoni nisbatan katta va ularning parazit sig'imi nisbatan katta va yuqori kuchlanishlarni to'plash oson emas. ularni umumiy statik sozlamalarda. Kam quvvatli MOS tranzistorlari nozik eshik oksidi qatlami va kichik parazit sig'imi tufayli elektrostatik shikastlanishga moyil. Odatda qadoqlashdan keyin uchta elektrodni qisqa tutashuvdan so'ng zavodni tark etishadi. Foydalanishda, ko'pincha payvandlash tugagandan so'ng qisqa yo'lni olib tashlash talab qilinadi. Yuqori quvvatli MOS tranzistorlarining katta chip maydoni tufayli oddiy statik elektr ularga zarar etkazmaydi. Shunday qilib, MOS tranzistorlarining uchta elektrodlari qisqa tutashuvlar bilan himoyalanmaganligini ko'rasiz (ilk ishlab chiqaruvchilar hali ham zavodni tark etishdan oldin ularni qisqa tutashtirishgan).

LED aslida diodga ega va uning maydoni IC ichidagi har bir komponentga nisbatan juda katta. Shuning uchun LEDlarning parazit sig'imi nisbatan katta. Shuning uchun, umumiy holatlarda statik elektr LEDlarga zarar etkaza olmaydi.

Umumiy holatlarda, ayniqsa izolyatorlarda elektrostatik elektr toki yuqori kuchlanishga ega bo'lishi mumkin, ammo zaryadsizlanish miqdori juda kichik va tushirish oqimining davomiyligi juda qisqa. Supero'tkazuvchilarda induktsiya qilingan elektrostatik zaryadning kuchlanishi juda yuqori bo'lmasligi mumkin, lekin tushirish oqimi katta va ko'pincha doimiy bo'lishi mumkin. Bu elektron komponentlar uchun juda zararli.

Nima uchun statik elektr zarar etkazadiLED chiplaritez-tez uchramaydi

Keling, eksperimental hodisadan boshlaylik. Metall temir plastinka 500V statik elektr energiyasini olib yuradi. LEDni metall plastinka ustiga qo'ying (quyidagi muammolarni oldini olish uchun joylashtirish usuliga e'tibor bering). Sizningcha, LED buziladimi? Bu erda, LEDni shikastlash uchun, odatda, uning buzilishi kuchlanishidan kattaroq kuchlanish bilan qo'llanilishi kerak, ya'ni LEDning ikkala elektrodi bir vaqtning o'zida metall plastinka bilan aloqa qilishlari va buzilish kuchlanishidan kattaroq kuchlanishga ega bo'lishi kerak. Temir plita yaxshi o'tkazgich bo'lganligi sababli, undagi indüksiyalangan kuchlanish teng bo'ladi va 500V deb ataladigan kuchlanish erga nisbatan. Shuning uchun, LEDning ikkita elektrodi o'rtasida kuchlanish yo'q va tabiiy ravishda hech qanday zarar bo'lmaydi. Agar siz LEDning bir elektrodini temir plastinka bilan aloqa qilmasangiz va boshqa elektrodni o'tkazgich bilan (izolyatsiya qiluvchi qo'lqopsiz qo'l yoki sim) erga yoki boshqa o'tkazgichlarga ulamasangiz.

Yuqoridagi eksperimental hodisa bizga LED elektrostatik maydonda bo'lganda, bir elektrod elektrostatik tanaga tegishi kerakligini eslatib turadi, ikkinchi elektrod esa shikastlanmasdan oldin erga yoki boshqa o'tkazgichlarga tegishi kerak. Haqiqiy ishlab chiqarish va qo'llashda, LEDlarning kichik o'lchamlari bilan, bunday narsalar, ayniqsa, partiyalarda sodir bo'lish ehtimoli kamdan-kam uchraydi. Tasodifiy hodisalar mumkin. Misol uchun, LED elektrostatik tanada va bitta elektrod elektrostatik tanaga tegadi, boshqa elektrod esa faqat to'xtatiladi. Bu vaqtda kimdir to'xtatilgan elektrodga tegsa, bu elektrodga zarar etkazishi mumkinLED yorug'lik.

Yuqoridagi hodisa elektrostatik muammolarni e'tiborsiz qoldirib bo'lmasligini aytadi. Elektrostatik deşarj o'tkazuvchanlik davrini talab qiladi va statik elektr bo'lsa, zarari yo'q. Faqat juda oz miqdorda oqish sodir bo'lganda, tasodifiy elektrostatik shikastlanish muammosi ko'rib chiqilishi mumkin. Agar u ko'p miqdorda yuzaga kelsa, bu chipning ifloslanishi yoki stress muammosi bo'lishi ehtimoli ko'proq.