التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) هو مشكلة توافق كهرومغناطيسية معروفة يمكن أن تتسبب في تعطل المعدات الإلكترونية أو إتلافها.عندما يتم وضع أجهزة أشباه الموصلات بمفردها أو تثبيتها في وحدات الدوائر ، فإنها يمكن أن تسبب ضررًا دائمًا لهذه الأجهزة حتى في حالة عدم تشغيلها.تسمى المكونات الحساسة للتفريغ الكهروستاتيكي بالأجهزة الحساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESDS).
إذا تجاوز الجهد بين اثنين أو أكثر من دبابيس أحد المكونات قوة الانهيار لعزل المكون ، فسوف يتلف المكون.هذا هو السبب الرئيسي لفشل أجهزة MOS.كلما كانت طبقة الأكسيد أرق ، زادت حساسية الجهاز للتفريغ الكهروستاتيكي.يظهر الخطأ عادةً على أنه ماس كهربائى مع مقاومة معينة لمصدر الطاقة نفسه.بالنسبة للأجهزة ثنائية القطب ، يحدث التلف عمومًا في مناطق أشباه الموصلات النشطة التي تم تعدينها وفصلها بطبقة أكسيد رفيعة ، وبالتالي سيحدث مسار تسرب شديد.
يحدث فشل آخر عندما تتجاوز درجة حرارة العقدة درجة انصهار السيليكون أشباه الموصلات (1415 درجة مئوية).يمكن أن تتسبب طاقة نبضة التفريغ الكهروستاتيكي في حدوث تسخين موضعي ، لذلك تفشل هذه الآلية.يمكن أن يحدث هذا الفشل حتى إذا كان الجهد أقل من جهد انهيار العزل.مثال نموذجي هو أن الانهيار بين الباعث وقاعدة ترانزستور NPN سيؤدي إلى انخفاض حاد في الكسب الحالي.
بعد أن يتأثر الجهاز بالتفريغ الكهروستاتيكي ، قد لا يحدث تلف وظيفي على الفور.غالبًا ما يشار إلى هذه المكونات التي قد تتعرض للتلف على أنها "مشلولة" ، وعند استخدامها ، ستكون أكثر حساسية لتفريغ الشحنات الكهروستاتيكية اللاحقة أو الموصلات العابرة.من المهم الانتباه عن كثب إلى الضرر الذي يحدث للمكونات التي لا يمكن اكتشافها بسهولة بواسطة جهد التفريغ.يشعر جسم الإنسان بجهد التفريغ الكهروستاتيكي بين 3000-5000 فولت ، ومع ذلك ، فإن الجهد عند تلف المكون هو بضع مئات من الفولتات فقط.بدأ التعرف على الآثار الضارة للتفريغ الكهروستاتيكي في السبعينيات.ويرجع ذلك إلى تطوير تقنيات جديدة جعلت المكونات أكثر وأكثر حساسية للضرر الناجم عن التفريغ الكهروستاتيكي.يمكن أن تصل الخسائر من التفريغ الكهروستاتيكي إلى أكثر من عدة ملايين من الدولارات كل عام.لذلك ، أدخل العديد من مصنعي المكونات والمعدات الكبيرة تقنية احترافية لتقليل تراكم الكهرباء الساكنة في بيئة الإنتاج ، وبالتالي تحسين معدل تأهيل المنتج وموثوقيته.يدرك المستخدمون أيضًا أهمية منع تلف التفريغ الكهروستاتيكي بناءً على تجربتهم الخاصة.
2．كيفية التعامل مع التفريغ الكهروستاتيكي
تتمثل الخطوة الأولى في التحكم في تراكم الكهرباء الساكنة في فهم آلية توليد الشحنات الكهروستاتيكية.يتم إنشاء الجهد الكهربائي عن طريق الاتصال وفصل أنواع مختلفة من المواد.على الرغم من أن الاحتكاك يمكن أن يتراكم المزيد من الشحنات ، إلا أن الاحتكاك ليس ضروريًا.يُعرف هذا التأثير باسم الشحن الكهربائي الاحتكاري ، ويعتمد الجهد الناتج على خصائص المواد التي تحتك ببعضها البعض.يسرد جدول تسلسل كهربة الاحتكاك درجة صعوبة شحن أنواع مختلفة من المواد.بالنسبة إلى مادتين متصلتين ببعضهما البعض ، ستتغير الإلكترونات من المادة العلوية في قائمة التسلسل إلى المادة السفلية ، مما يتسبب في حصول المادتين على شحنة موجبة وسالبة على التوالي.كلما كانت المواد الموجودة في جدول التسلسل أكبر ، زادت كمية الشحنة التي تحملها.
يظهر تسلسل كهربة الاحتكاك للمواد الشائعة في الجدول التالي:
3．حل مشكلة عملي
يتضمن حل المشكلة ما يلي: إذا تعرضت المكونات الحساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESDS) إلى الخارج أثناء الإنتاج والصيانة ، فيجب منع تراكم الشحن بالقرب من هذه المكونات ، ويجب حماية هذه المكونات من التفريغ الكهروستاتيكي أثناء النقل والتخزين. التعبئة والتغليف.هناك العديد من الطرق لمنع التفريغ الساكن.أفضل طريقة هي تلبية المتطلبات وطريقة التكلفة الأقل ، وتختلف هذه الطريقة باختلاف المنتجات والمناسبات المختلفة.
4．المنطقة المحمية من التفريغ الكهروستاتيكي (EPA)
منطقة الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (EPA) ، والتي يشار إليها أحيانًا باسم منطقة التشغيل الآمنة ، هي في قلب أي مقياس للتحكم في التفريغ الكهروستاتيكي.في هذا المجال ، يمكن أن تعمل العناصر الحساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESDS) أو لوحات الدوائر أو المكونات التي تحتوي عليها ، بأمان لأنه يتم التحكم في كمية الشحن دون توليد جهد ضار.تحتوي هذه المنطقة عادةً على طاولات عمل أو مجموعات عمل أو محطات عمل أو معدات معالجة مثل آلات التوصيل التلقائي أو منطقة إنتاج.يجب تحديد نطاق وكالة حماية البيئة بوضوح ، ومن الأفضل إقامة سياج لمنع الأشخاص غير المصرح لهم من الدخول.يجب استخدام المواد ذات الحد الأدنى من تراكم الشحنات الساكنة في منطقة وكالة حماية البيئة ، ويمكن تفريغ الشحنة في الأرض بطريقة محكومة.
5. السلامة
تتوفر الأدوات والمعدات الكهربائية بشكل عام داخل وكالة حماية البيئة.في هذه البيئة ، من الخطير توصيل جسم أو جهاز واحد مباشرة بالأرض.ولهذا السبب ، يجب توصيل مقاومة لا تقل عن 1 متر على التوالي عند توصيل السلك الأرضي للمعصم ، والسابق وحزام إصبع القدم.تحتوي بعض موصلات تأريض معصم اليد على مثل هذا المقاوم في كل طرف ، لذلك حتى إذا كان موصل التأريض لسوار المعصم متصلاً بالطرف المباشر لمنتج يعمل بالطاقة لإصلاحه ، فلا يوجد خطر.جهاز اختبار سلك تأريض المعصم هو أداة للتحقق مما إذا كانت مقاومة المقاوم مناسبة (إذا كانت عالية جدًا ، فمن المستحيل تحقيق الترابط المتساوي الجهد ؛ إذا كان منخفضًا جدًا ، فسيحدث خطر على السلامة).يجب أن يكون سلك تأريض معصم اليد مزودًا بقابس غير متوافق مع المقابس الكهربائية الأخرى ، والتي يمكن إزالتها بسهولة ، ويمكن إزالتها بسهولة في حالات الطوارئ.
6. عمل عملي في مناطق الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي
في منطقة حماية التفريغ الكهروستاتيكي ، لا يمكن الاحتفاظ بالشحنات والإمكانات ضمن النطاقات المسموح بها ما لم يتم اتباع مواصفات تشغيل واضحة.تتضمن بعض الأمثلة على المشكلات التي يمكن أن تسبب مشكلات إحضار المستندات والحاويات البلاستيكية والأكواب وما إلى ذلك في أغطية بلاستيكية غير ثابتة ومضادة للكهرباء الساكنة في مناطق الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي واستخدام المنظفات التي يمكن أن تلحق الضرر بالخصائص الكهروستاتيكية للأرضيات أو أسطح العمل.يجب تدريب الموظفين المعنيين تدريباً كافياً ، ليس فقط لتعلم الإجراءات الواجب اتباعها ، ولكن أيضًا لفهم الأسباب التي تجعل من الواجب اتباعها.من المفيد أيضًا معرفة المعلمات ذات الصلة للمكونات التي قد تتلف.يجب تعيين شخص خاص للعناية بصيانة وصيانة منطقة الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي ، وفي نفس الوقت ، التحقق من تنفيذ اللوائح.يجب أيضًا فحص هذه الفحوصات كجزء من شهادة نظام إدارة الجودة.
7. النقل والتخزين
عند نقل المكونات المحتوية على الرصاص ، غالبًا ما يتم استخدام الرغوة الموصلة.هذا يمكن أن يمنع الاختلافات المحتملة بين دبابيس المكونات.بالنسبة للمكونات الموجودة في العبوات المزدوجة المضمنة ، غالبًا ما يتم استخدام الأنابيب المشتتة الساكنة أثناء النقل بالجملة.بالنسبة لمكونات لوحة الدائرة ، عندما تكون موجودة خارج منطقة الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي ، يجب نقلها في حقيبة حماية كهروستاتيكية أو حقيبة حمل موصلة.بعض أكياس التعبئة والتغليف مصنوعة من مواد موصلة ، والتي يمكن أن تضمن أن جميع المكونات في نفس الإمكانات في ظل ظروف مستقرة ، وفي نفس الوقت تبدد الشحنات الكهروستاتيكية التي تعمل عن طريق الخطأ على الكيس.لا يمكن استخدام هذه الطريقة مع لوحات الدوائر ذات البطاريات.في هذه الحالة ، يجب استخدام كيس تغليف به بطانة من مادة مشتتة للكهرباء الساكنة وطبقة خارجية من مادة موصلة للكهرباء.هذه الأكياس أغلى ثمناً ولكنها توفر حماية ممتازة لكل من المكونات التي تعمل بالطاقة وغير المزودة بالطاقة.وبالمثل ، لا يمكن استخدام الصناديق الموصلة التي تحتوي على أدلة لألواح الدوائر الثابتة بالداخل مع لوحات الدوائر الكهربائية المزودة بوصلات عارية على الحواف.
8. الإصلاح الميداني
يجب تعيين نقطة توصيل إلكتروستاتيكية على المنتج المراد إصلاحه في الموقع ، حتى يتمكن فني الصيانة من توصيل السلك الأرضي للمعصم قبل فتح غطاء الجهاز.يجب نقل قطع الغيار في أكياس أو علب محمية من الكهرباء الساكنة إلا إذا كانت لا تحتوي على مكونات حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي.إذا كانت الوحدة تعمل في حالة مكشوفة ، فقم بتوصيل حصيرة أرضية مشتتة للكهرباء الساكنة بنقطة الترابط الكهروستاتيكي للمنتج واستخدمها كسطح عمل.
9. المعايير ذات الصلة
في عام 1987 ، قامت المملكة المتحدة بأول محاولة لتوثيق الممارسات ، وكانت النتيجة BS5783.بدلاً من تسميته معيارًا حول الاختبارات التي يجب إجراؤها ، من الأفضل تسميته رمز الممارسة.تتمثل المرحلة الثانية من هذا العمل في ترجمة هذا المعيار إلى مواصفة في منظمة أوروبية ، ورقمها CECC 000151 ، وعنوانها هو: "المواصفات الأساسية: حماية المكونات الحساسة الثابتة. الجزء الأول: المتطلبات العامة."تم نشر المعيار في عام 1991 وأعيد ترقيمه ليصبح EN 1000151 في عام 1992. وتم نشر الأقسام الأخرى في عام 1993 (الجزء الثاني: متطلبات ظروف الرطوبة المنخفضة) و 1994 (الجزء الثالث: متطلبات المناطق النظيفة ، والجزء الرابع: متطلبات الضغط العالي البيئات).محتوى هذه الأقسام خارج نطاق هذه المقالة.لا يتضمن المعيار متطلبات التثبيت والصيانة والفحص للإجراءات الموضحة في هذه المقالة فحسب ، بل يتضمن أيضًا تفاصيل المتطلبات التفصيلية لجهاز الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي نفسه ، بما في ذلك طرق الاختبار.أدى التطور المستمر للتكنولوجيا والعمليات والخبرة المتراكمة في تطبيق المعايير ، فضلاً عن الاستخدام الواسع النطاق للآلات والمعدات الآلية ، إلى التحسين المستمر لهذه المعايير ، بما في ذلك ترشيد هيكلها وفصل المستخدم أدلة من الإصدارات الموحدة.وقد أُدرجت أعمال المراجعة في المنتدى الدولي الذي نظمته اللجنة الكهرتقنية الدولية.سيتم نشر المعايير المطورة حديثًا في سلسلة IEC 1340.ليس هناك شك في أن هذا مكمل للمعايير الأوروبية.
