Статикалык электр энергиясын өндүрүү механизми

Адатта, статикалык электр сүрүлүү же индукция натыйжасында пайда болот.

Фрикциялык статикалык электр эки нерсенин ортосундагы тийүү, сүрүлүү же бөлүнүү учурунда пайда болгон электрдик заряддардын кыймылынан пайда болот. Өткөргүчтөрдүн ортосундагы сүрүлүүдөн калган статикалык электр өткөргүчтөрдүн күчтүү өткөргүчтүгүнө байланыштуу, адатта, салыштырмалуу алсыз болот. сүрүлүүдөн пайда болгон иондор тез бирге кыймылдашат жана сүрүлүү процессинин жүрүшүндө жана аягында нейтралдашышат. Изолятордун сүрүлүүсүнөн кийин жогорку электростатикалык чыңалуу пайда болушу мүмкүн, бирок заряддын көлөмү өтө аз. Бул изолятордун физикалык түзүлүшү менен аныкталат. Изолятордун молекулярдык түзүлүшүндө электрондордун атомдук ядронун байланышынан эркин кыймылдашы кыйын, ошондуктан сүрүлүүнүн натыйжасында молекулярдык же атомдук иондошуу аз гана болот.

Индуктивдүү статикалык электр – бул объект электр талаасында болгондо электромагниттик талаанын таасири астында объекттеги электрондордун кыймылынан пайда болгон электр талаасы. Индуктивдүү статикалык электр энергияны негизинен өткөргүчтөрдө гана түзүүгө болот. Изоляторлорго мейкиндик электромагниттик талаалардын таасирин этибарга албай коюуга болот.

Электростатикалык разряд механизми

Эмне себептен 220В электр тогу адамдарды өлтүрө алат, бирок миңдеген вольттор адамдарды өлтүрө албайт? Конденсатордогу чыңалуу төмөнкү формулага жооп берет: U=Q/C. Бул формулага ылайык, сыйымдуулук кичинекей жана заряддын көлөмү аз болгондо, жогорку чыңалуу пайда болот. «Адатта, биздин денебиздин жана айланабыздагы нерселердин сыйымдуулугу өтө аз. Электр заряды пайда болгондо, аз өлчөмдөгү электр заряды да жогорку чыңалуу жаратышы мүмкүн.”. Электр зарядынын аздыгынан разряддоодо пайда болгон ток өтө аз, убакыт өтө кыска болот. Чыңалууну кармап туруу мүмкүн эмес жана ток өтө кыска убакыттын ичинде төмөндөйт. «Адамдын денеси изолятор болбогондуктан, разряд жолу болгондо, бүт денеде топтолгон статикалык заряддар биригет. Ошондуктан ток күчөп, токко урунуп жаткандай сезилет». Статикалык электр энергиясы адамдын денелери жана металл буюмдары сыяктуу өткөргүчтөрүндө пайда болгондон кийин, разряд агымы салыштырмалуу чоң болот.

Жакшы изоляциялык касиетке ээ болгон материалдар үчүн бири пайда болгон электр зарядынын көлөмү өтө аз болсо, экинчиси пайда болгон электр зарядынын агып өтүшү кыйын. Чыңалуу жогору болгонуна карабастан, кандайдыр бир жерде разряд жолу болгондо, контакттуу чекиттеги жана жакын аралыктагы заряд гана агып, разряддалышы мүмкүн, ал эми контактсыз жердеги заряд разряддала албайт. Демек, он миңдеген вольттук чыңалуу менен да разряддын энергиясы анча деле эмес.

Электрондук компоненттерге статикалык электрдин коркунучу

Статикалык электр зыяндуу болушу мүмкүнLEDс, жөн гана LED уникалдуу "патенти" эмес, ошондой эле кремний материалдарынан жасалган көп колдонулган диоддор жана транзисторлор. Атүгүл имараттар, бак-дарактар ​​жана жаныбарлар статикалык электрдин таасиринен жабыркашы мүмкүн (чагылган статикалык электрдин бир түрү, биз бул жерде аны эске албайбыз).

Ошентип, статикалык электр электрондук компоненттерге кандай зыян келтирет? Мен өтө алыска баргым келбейт, жөн гана жарым өткөргүч түзүлүштөр жөнүндө айтып, бирок диоддор, транзисторлор, ИК жана диоддор менен чектелгим келет.

Жарым өткөргүчтөрдүн компоненттерине электр энергиясынын тийгизген зыяны акыры токту камтыйт. Электр тогунун таасири астында аппарат ысыктан бузулат. Эгерде ток бар болсо, анда чыңалуу болушу керек. Бирок, жарым өткөргүч диоддор PN түйүндөрүнө ээ, алар алдыга жана артка багыттардагы токту тоскон чыңалуу диапазону бар. Алдыга потенциалдуу тоскоолдук төмөн, ал эми арткы потенциалдуу тоскоолдук алда канча жогору. Каршылык жогору болгон чынжырда чыңалуу топтолот. Бирок LED үчүн чыңалуу диоддун босого чыңалуусунан азыраак болгондо (материалдык диапазондун кеңдигине туура келет), алдыга ток жок жана чыңалуу бардыгына колдонулат. PN түйүнү. Чыңалуу светодиодго тескери берилгенде, тышкы чыңалуу светодиоддун тескери бузулуу чыңалуусунан аз болгондо, чыңалуу PN түйүнүнө толугу менен колдонулат. Бул учурда, LEDдин бузулган ширетүү түйүнүндө, кронштейнде, P аймагында же N аймагында чыңалуу төмөндөшү жок! Себеби ток жок. PN түйүнү бузулгандан кийин, тышкы чыңалуу чынжырдагы бардык резисторлор тарабынан бөлүштүрүлөт. Каршылык жогору болгон жерде тетик көтөргөн чыңалуу жогору болот. Светодиоддорго келсек, PN түйүнү чыңалуунун көбүн көтөрөт. PN түйүнүндө пайда болгон жылуулук энергиясы - бул учурдагы мааниге көбөйтүлгөн чыңалуунун төмөндөшү. Эгерде учурдагы маани чектелбесе, ашыкча жылуулук PN түйүнүн күйгүзүп, функциясын жоготуп, кирип кетет.

Эмне үчүн IC статикалык электрден коркушат? ИКтин ар бир компонентинин аянты өтө кичинекей болгондуктан, ар бир компоненттин паразиттик сыйымдуулугу да өтө аз (көбүнчө чынжыр функциясы өтө кичинекей мите сыйымдуулукту талап кылат). Ошондуктан, аз өлчөмдөгү электростатикалык заряд жогорку электростатикалык чыңалууну жаратат жана ар бир компоненттин электр толеранттуулугу, адатта, өтө аз, ошондуктан электростатикалык разряд ICди оңой бузушу мүмкүн. Бирок, кадимки кичинекей кубаттуу диоддор жана кичинекей кубаттуу транзисторлор сыяктуу кадимки дискреттик компоненттер статикалык электрден анча коркпойт, анткени алардын чипинин аянты салыштырмалуу чоң жана мителик сыйымдуулугу салыштырмалуу чоң жана жогорку чыңалууларды топтоо оңой эмес. аларды жалпы статикалык орнотууларда. Төмөнкү кубаттуулуктагы MOS транзисторлору жука дарбазалуу оксид катмарынан жана кичинекей мите сыйымдуулуктан улам электростатикалык зыянга дуушар болушат. Алар, адатта, таңгактан кийин үч электродду кыска туташуудан кийин заводдон чыгып кетишет. Колдонууда көбүнчө ширетүү аяктагандан кийин кыска жолду алып салуу талап кылынат. Жогорку кубаттуулуктагы MOS транзисторлорунун чип аянты чоң болгондуктан, кадимки статикалык электр энергиясы аларга зыян келтирбейт. Ошентип, сиз MOS транзисторлорунун үч электродунун кыска туташуулар менен корголбогондугун көрөсүз (алгачкы өндүрүүчүлөр заводдон чыга электе эле аларды кыска туташтырып коюшкан).

LED чындыгында диодго ээ жана анын аянты IC ичиндеги ар бир компонентке салыштырмалуу абдан чоң. Ошондуктан, светодиоддордун мите сыйымдуулугу салыштырмалуу чоң. Ошондуктан, жалпы жагдайларда статикалык электр LED зыян келтире албайт.

Электростатикалык электр жалпы жагдайларда, өзгөчө изоляторлордо, жогорку чыңалууга ээ болушу мүмкүн, бирок разряддык заряддын көлөмү өтө аз жана разряддык токтун узактыгы өтө кыска. Өткөргүчтө индукцияланган электростатикалык заряддын чыңалуусу анча чоң эмес, бирок разряд агымы чоң жана көбүнчө үзгүлтүксүз болушу мүмкүн. Бул электрондук компоненттер үчүн абдан зыяндуу.

Эмне үчүн статикалык электр зыян келтиретLED чиптерикөп кездешпейт

Эксперименталдык көрүнүш менен баштайлы. Металл темир табак 500 В статикалык электр энергиясын алып жүрөт. Светодиодду металл плитага коюңуз (төмөндөгү көйгөйлөрдү болтурбоо үчүн жайгаштыруу ыкмасына көңүл буруңуз). Сиз LED бузулат деп ойлойсузбу? Бул жерде, светодиодду бузуу үчүн, адатта, анын бузулуу чыңалуусунан чоңураак чыңалуу менен колдонулушу керек, башкача айтканда, LEDдин эки электроддору бир эле учурда металл пластина менен байланышып, бузулуу чыңалуусунан чоңураак чыңалууга ээ болушу керек. Темир плитасы жакшы өткөргүч болгондуктан, андагы индукцияланган чыңалуу бирдей жана 500V деп аталган чыңалуу жерге салыштырмалуу. Демек, LEDдин эки электродунун ортосунда чыңалуу жок жана табигый түрдө эч кандай зыян болбойт. Эгерде сиз светодиоддун бир электродду темир пластинка менен байланыштырып, экинчи электродду өткөргүч менен (изоляциялоочу колкапсыз кол же зым) жерге же башка өткөргүчкө туташтырмайынча.

Жогорудагы эксперименттик көрүнүш LED электростатикалык талаада болгондо, бир электрод электростатикалык денеге, ал эми экинчи электрод бузулууга чейин жерге же башка өткөргүчтөр менен байланышуусу керектигин эскертет. Чыныгы өндүрүштө жана колдонууда, LED кичинекей өлчөмү менен, мындай нерселердин болушу сейрек кездешет, айрыкча партияларда. Кокустуктар болушу мүмкүн. Мисалы, LED электростатикалык денеде жана бир электрод электростатикалык дене менен байланышса, экинчи электрод жөн эле токтоп турат. Бул учурда кимдир бирөө илинген электродго тийип, аны бузушу мүмкүнLED жарык.

Жогорудагы көрүнүш электростатикалык көйгөйлөрдү четке кагуу мүмкүн эмес экенин айтып турат. Электростатикалык разряд өткөргүч схеманы талап кылат жана статикалык электр бар болсо, эч кандай зыяны жок. Качан гана өтө аз өлчөмдө агып кетсе, кокустан электростатикалык бузулуу маселеси каралышы мүмкүн. Эгерде ал көп санда пайда болсо, анда ал чиптин булганышы же стресс маселеси болушу ыктымал.