Mekanismo ng pagbuo ng static na kuryente

Karaniwan, ang static na kuryente ay nabubuo dahil sa friction o induction.

Nabubuo ang frictional static na kuryente sa pamamagitan ng paggalaw ng mga singil sa kuryente na nabuo sa panahon ng pakikipag-ugnay, alitan, o paghihiwalay sa pagitan ng dalawang bagay. Ang static na kuryente na iniwan ng alitan sa pagitan ng mga konduktor ay kadalasang medyo mahina, dahil sa malakas na kondaktibiti ng mga konduktor. Ang mga ions na nabuo sa pamamagitan ng friction ay mabilis na magkakasama at neutralisahin sa panahon at sa pagtatapos ng proseso ng friction. Pagkatapos ng alitan ng insulator, ang isang mas mataas na electrostatic boltahe ay maaaring mabuo, ngunit ang halaga ng singil ay napakaliit. Ito ay tinutukoy ng pisikal na istraktura ng insulator mismo. Sa molecular structure ng isang insulator, mahirap para sa mga electron na malayang gumagalaw mula sa pagkakatali ng atomic nucleus, kaya ang friction ay nagreresulta lamang sa isang maliit na halaga ng molekular o atomic ionization.

Ang inductive static na kuryente ay isang electric field na nabuo sa pamamagitan ng paggalaw ng mga electron sa isang bagay sa ilalim ng pagkilos ng isang electromagnetic field kapag ang bagay ay nasa isang electric field. Ang inductive static na kuryente sa pangkalahatan ay maaari lamang mabuo sa mga konduktor. Ang epekto ng spatial electromagnetic field sa mga insulator ay maaaring balewalain.

Mekanismo ng paglabas ng electrostatic

Ano ang dahilan kung bakit ang 220V mains na kuryente ay maaaring pumatay ng mga tao, ngunit libu-libong volts sa mga tao ay hindi maaaring pumatay sa kanila? Ang boltahe sa kapasitor ay nakakatugon sa sumusunod na formula: U=Q/C. Ayon sa formula na ito, kapag ang kapasidad ay maliit at ang halaga ng singil ay maliit, isang mataas na boltahe ang bubuo. "Karaniwan, ang kapasidad ng ating mga katawan at mga bagay sa paligid natin ay napakaliit. Kapag nabuo ang isang electric charge, ang isang maliit na halaga ng electric charge ay maaari ding makabuo ng mataas na boltahe. Dahil sa maliit na halaga ng electric charge, kapag naglalabas, ang nabuong kasalukuyang ay napakaliit, at ang oras ay napakaikli. Ang boltahe ay hindi maaaring mapanatili, at ang kasalukuyang ay bumaba sa isang napakaikling panahon. "Dahil ang katawan ng tao ay hindi isang insulator, ang mga static na singil na naipon sa buong katawan, kapag mayroong isang discharge path, ay magsasama-sama. Kaya naman, parang mas mataas ang agos at may pakiramdam ng electric shock.”. Matapos mabuo ang static na kuryente sa mga konduktor tulad ng mga katawan ng tao at mga bagay na metal, magiging medyo malaki ang discharge current.

Para sa mga materyales na may mahusay na mga katangian ng pagkakabukod, ang isa ay ang dami ng electric charge na nabuo ay napakaliit, at ang isa pa ay ang nabuong electric charge ay mahirap dumaloy. Bagama't mataas ang boltahe, kapag may discharge path sa isang lugar, tanging ang singil sa contact point at sa loob ng isang maliit na hanay sa malapit ang maaaring dumaloy at discharge, habang ang charge sa non contact point ay hindi maaaring magdischarge. Samakatuwid, kahit na may boltahe na sampu-sampung libong volts, ang discharge energy ay bale-wala din.

Mga panganib ng static na kuryente sa mga elektronikong bahagi

Ang static na kuryente ay maaaring makapinsala saLEDs, hindi lamang ang natatanging "patent" ng LED, kundi pati na rin ang karaniwang ginagamit na mga diode at transistor na gawa sa mga materyales na silikon. Kahit na ang mga gusali, puno, at hayop ay maaaring masira ng static na kuryente (ang kidlat ay isang anyo ng static na kuryente, at hindi namin ito isasaalang-alang dito).

Kaya, paano napinsala ng static na kuryente ang mga elektronikong sangkap? Hindi ko gustong lumayo, pinag-uusapan lang ang tungkol sa mga aparatong semiconductor, ngunit limitado rin sa mga diode, transistor, IC, at LED.

Ang pinsalang dulot ng kuryente sa mga bahagi ng semiconductor sa huli ay nagsasangkot ng kasalukuyang. Sa ilalim ng pagkilos ng electric current, ang aparato ay nasira dahil sa init. Kung mayroong isang kasalukuyang, dapat mayroong isang boltahe. Gayunpaman, ang mga semiconductor diode ay may mga PN junction, na mayroong saklaw ng boltahe na humaharang sa kasalukuyang pareho sa pasulong at pabalik na direksyon. Ang pasulong na potensyal na hadlang ay mababa, habang ang reverse na potensyal na hadlang ay mas mataas. Sa isang circuit, kung saan ang paglaban ay mataas, ang boltahe ay puro. Ngunit para sa mga LED, kapag ang boltahe ay inilapat pasulong sa LED, kapag ang panlabas na boltahe ay mas mababa kaysa sa threshold boltahe ng diode (naaayon sa lapad ng materyal na band gap), walang pasulong na kasalukuyang, at ang boltahe ay inilapat lahat sa ang PN junction. Kapag ang boltahe ay inilapat sa LED nang baligtad, kapag ang panlabas na boltahe ay mas mababa kaysa sa reverse breakdown boltahe ng LED, ang boltahe ay inilalapat din sa PN junction nang buo. Sa oras na ito, walang pagbaba ng boltahe sa alinman sa may sira na solder joint ng LED, ang bracket, ang P area, o ang N area! Dahil walang kasalukuyang. Matapos masira ang PN junction, ang panlabas na boltahe ay ibinabahagi ng lahat ng mga resistors sa circuit. Kung saan mataas ang resistensya, mataas ang boltahe na dala ng bahagi. Sa abot ng LEDs ay nababahala, natural na ang PN junction ay nagdadala ng karamihan sa boltahe. Ang thermal power na nabuo sa PN junction ay ang pagbaba ng boltahe sa kabuuan nito na pinarami ng kasalukuyang halaga. Kung ang kasalukuyang halaga ay hindi limitado, ang sobrang init ay susunugin ang PN junction, na mawawalan ng paggana at tumagos.

Bakit medyo natatakot ang mga IC sa static na kuryente? Dahil ang lugar ng bawat bahagi sa isang IC ay napakaliit, ang parasitic capacitance ng bawat component ay napakaliit din (kadalasan ang circuit function ay nangangailangan ng napakaliit na parasitic capacitance). Samakatuwid, ang isang maliit na halaga ng electrostatic charge ay bubuo ng isang mataas na electrostatic boltahe, at ang power tolerance ng bawat bahagi ay kadalasang napakaliit, kaya ang electrostatic discharge ay madaling makapinsala sa IC. Gayunpaman, ang mga ordinaryong discrete na bahagi, tulad ng mga ordinaryong maliliit na power diode at maliliit na power transistors, ay hindi masyadong natatakot sa static na kuryente, dahil ang kanilang chip area ay medyo malaki at ang kanilang parasitic capacitance ay medyo malaki, at hindi madaling makaipon ng mataas na boltahe sa ang mga ito sa pangkalahatang mga static na setting. Ang mga low power na MOS transistors ay madaling kapitan ng electrostatic damage dahil sa kanilang manipis na gate oxide layer at maliit na parasitic capacitance. Karaniwang umalis sila sa pabrika pagkatapos i-short-circuiting ang tatlong electrodes pagkatapos ng packaging. Sa paggamit, madalas na kinakailangan na alisin ang maikling ruta pagkatapos makumpleto ang hinang. Dahil sa malaking chip area ng high-power MOS transistors, ang ordinaryong static na kuryente ay hindi makakasira sa kanila. Kaya makikita mo na ang tatlong electrodes ng power MOS transistors ay hindi protektado ng mga short circuit (ang mga naunang tagagawa ay nag-short circuit pa rin sa kanila bago umalis sa pabrika).

Ang isang LED ay talagang mayroong isang diode, at ang lugar nito ay napakalaki na may kaugnayan sa bawat bahagi sa loob ng IC. Samakatuwid, ang parasitic capacitance ng LEDs ay medyo malaki. Samakatuwid, ang static na kuryente sa mga pangkalahatang sitwasyon ay hindi makapinsala sa mga LED.

Ang electrostatic na kuryente sa mga pangkalahatang sitwasyon, lalo na sa mga insulator, ay maaaring magkaroon ng mataas na boltahe, ngunit ang halaga ng singil sa paglabas ay napakaliit, at ang tagal ng kasalukuyang naglalabas ay napakaikli. Ang boltahe ng electrostatic charge na na-induce sa conductor ay maaaring hindi masyadong mataas, ngunit ang discharge current ay maaaring malaki at madalas na tuluy-tuloy. Ito ay lubhang nakakapinsala sa mga elektronikong bahagi.

Bakit nakakasira ang static na kuryenteLED chipshindi madalas mangyari

Magsimula tayo sa isang pang-eksperimentong kababalaghan. Ang isang metal na bakal na plato ay nagdadala ng 500V static na kuryente. Ilagay ang LED sa metal plate (pansinin ang paraan ng paglalagay upang maiwasan ang mga sumusunod na problema). Sa tingin mo ba masisira ang LED? Dito, upang masira ang isang LED, dapat itong karaniwang ilapat na may boltahe na mas malaki kaysa sa breakdown na boltahe nito, na nangangahulugan na ang parehong mga electrodes ng LED ay dapat sabay na makipag-ugnayan sa metal plate at magkaroon ng boltahe na mas malaki kaysa sa breakdown na boltahe. Dahil ang iron plate ay isang mahusay na konduktor, ang sapilitan na boltahe sa kabuuan nito ay pantay, at ang tinatawag na 500V boltahe ay may kaugnayan sa lupa. Samakatuwid, walang boltahe sa pagitan ng dalawang electrodes ng LED, at natural na walang pinsala. Maliban kung makipag-ugnayan ka sa isang electrode ng LED na may isang bakal na plato, at ikonekta ang isa pang electrode sa isang conductor (kamay o wire na walang insulating gloves) sa ground o iba pang conductor.

Ang pang-eksperimentong phenomenon sa itaas ay nagpapaalala sa atin na kapag ang isang LED ay nasa isang electrostatic field, ang isang electrode ay dapat makipag-ugnayan sa electrostatic body, at ang isa pang electrode ay dapat makipag-ugnayan sa lupa o iba pang mga conductor bago ito masira. Sa aktwal na produksyon at aplikasyon, sa maliit na sukat ng mga LED, bihira ang pagkakataon na mangyari ang mga ganitong bagay, lalo na sa mga batch. Posible ang mga aksidenteng kaganapan. Halimbawa, ang isang LED ay nasa isang electrostatic body, at ang isang electrode ay nakikipag-ugnayan sa electrostatic body, habang ang isa pang electrode ay nasuspinde lamang. Sa oras na ito, may humipo sa nakasuspinde na elektrod, na maaaring makapinsala saLED Light.

Ang kababalaghan sa itaas ay nagsasabi sa amin na ang mga problema sa electrostatic ay hindi maaaring balewalain. Ang electrostatic discharge ay nangangailangan ng conductive circuit, at walang pinsala kung mayroong static na kuryente. Kapag ang napakaliit na halaga ng pagtagas ay nangyayari, ang problema ng aksidenteng pagkasira ng electrostatic ay maaaring isaalang-alang. Kung ito ay nangyayari sa maraming dami, ito ay mas malamang na maging isang problema ng chip contamination o stress.