چگونه می توان از برق جدی ایستا جلوگیری کرد؟
اول، برق استاتیک همه جا حاضر
ماده ای از اتم ها تشکیل شده است که دارای نوترون های تخلیه شده، پروتون های مثبت و الکترونی با بار منفی هستند. در شرایط عادی، پروتون ها و الکترون ها در یک اتم برابر هستند و اتهام مثبت و منفی متعادل است، بنابراین پدیده خارجی به عنوان غیرقطعی نشان داده می شود. هنگامی که دو جسم در برابر یکدیگر قرار می گیرند، گرما تولید شده، سطح انرژی الکترون را افزایش می دهد و الکترونهای غیر فعال را تبدیل به الکترون های فعال می کند که فرار هستند. چنین الكترون ها می توانند از یک جسم به دیگری منتقل شوند، به طوری كه دو جسم كه در اصل خنثی می شود، جسم شارژ می شود كه این پدیده "تولید برق اصطكاك" است كه ما با آن آشنا هستیم.
در فرایند تولید نسل سهبعدی، مقدار انتقال الکترون و سرعت انتقال نه تنها مربوط به تفاوت خواص مواد، بلکه همچنین مربوط به دما و رطوبت محل است. در پاییز و زمستان، با توجه به رطوبت هوا کم، نیروی چسبندگی بین مولکول ها کوچک است، سرعت حرکت شتاب می یابد و برق استاتیک به آسانی تولید می شود. نه تنها جریان هوا باعث تولید الکتریسیته ساکن می شود، بلکه ما همچنین در هنگام راه رفتن در اطراف کف، چرخش صندلی چرخان، کشویی را تغییر می دهیم، قلم کاغذ را برداشته، ماوس را حرکت می دهیم و غیره، به همین دلیل این اجسام و بدن انسان بار استاتیک را حمل می کند.
علاوه بر تولید برق اصطکاکی، علل الکترواستاتیک مانند "تولید برق القایی" و "تولید برق خازنی" در تجهیزات الکتریکی وجود دارد. الکتریسیته ساکن توسط دو روش فوق تولید می شود، حتی اگر هیچ ارتباطی بین تجهیزات، مدار ها، سازه های فلزی و غیر فلزی وجود نداشته باشد. همانطور که گفته می شود، در کوه ها هیچ پرنده ای وجود ندارد، اما القای الکترواستاتیک بین اشیا می تواند حتی اگر از راه دور جدا شده باشد: صفحه نمایش مانیتور CRT به عنوان یک منبع القاء، باعث ایجاد الکتریسیته ساکن در بدن می شود، چهره ما گرد و خاکی از آنجا که ظرفیت انگلی بین سیم های موازی است، بار نیز بین یکدیگر منتقل می شود.
انواع روش های تولید الکتریسیته ساکن باعث ایجاد برق استاتیکی در همه جا در محیط زیست می شود. اگر ما در جهان الکترواستاتیک زندگی می کنیم، غلبه بر آن نیست.
دوم، ESD قاتل نامرئی رایانه است
سطوح مختلف برق الکتریکی در محیط اطراف و حتی بدن ما وجود دارد. هنگامی که برق استاتیک تا حدودی تجمع می یابد، تخلیه الکتریسیته ساکن رخ می دهد. فرایند ESD فرآیند انتقال الکترواستاتیک بین اجسام در پتانسیل های مختلف است که شدت آن تحت تأثیر میزان برق و فاصله اجسام است. پدیده رعد و برق در طبیعت یک پدیده ESD معمولی در یک محیط محکم قوی است. انرژی عظیمی که در یک لحظه آزاد می شود می تواند هوا را از طریق جریان رعد و برق منحرف کند و هوا را به یک کانال رسانا با مقاومت کم تبدیل کند و یک جریان و قطب فوق العاده قوی ایجاد کند. درجه حرارت بالا و قدرت مخرب بزرگ.
پدیده ESD در زندگی روزمره اغلب رخ می دهد. اگر چه این به اندازه رعد و برق قوی نیست، تخلیه جرقه ای، نه تنها با صدای "صدا" همراه است، بلکه همچنین درخشان است. مطالعات نشان داده است که هنگامی که ولتاژ بیشتر از 8000V باشد، نور منتشر شده توسط ESD دیده می شود. هنگامی که ولتاژ بیشتر از 6000V است، صدای ترمینال ESD شنیده می شود؛ هنگامی که ولتاژ بیشتر از 3000V است، ESD می تواند احساس شود؛ هنگامی که ولتاژ الکترواستاتیک کمتر از 3000V باشد، فرایند ESD نیز رخ خواهد داد، اما ما آن را احساس نمی کنیم. به عبارت دیگر، بسیاری از فرآیندهای ESD آرام انجام می شود.
ESD قاتل نامرئی رایانه است. من در طول کار تعمیر و نگهداری من مشکلات بسیاری از رایانه را تجربه کردم. من نمی توانم دلیلش را بفهمم. در آن زمان احساس غیرقابل توضیح کردم و اکنون فکر می کنم این موضوع باید به ESD مربوط باشد. هنگامی که ولتاژ الکترواستاتیک کم است، نویز الکتریکی تولید شده توسط ESD با مدار منطقی تداخل ایجاد می کند و باعث خاموش شدن مدار منطق (LatchUp) در تراشه IC می شود که در نتیجه انتقال داده یا خطای عملیاتی است یا ممکن است آسیب فیزیکی به تراشه و پیری زودرس. یا شکست احتمالی؛ هنگامی که ولتاژ الکترواستاتیک بیش از 250V باشد، ESD می تواند به تراشه کامپیوتر نفوذ کند.
هنگامی که ESD به یک تراشه رایانه ای اعمال می شود، از آنجا که مقاومت مدار تخلیه معمولا کوچک است، جریان تخلیه لحظه ای انتشار بارز بزرگ است. به عنوان مثال، زمانی که کابل با برق استاتیک به رابط کامپیوتر متصل شده است، مقاومت مدار تخلیه تقریبا صفر است و یک جریان تخلیه تا چندین آمپر تشکیل شده است. هنگامی که یک جریان پیک بزرگ از پین خاصی از تراشه جریان می یابد، به اندازه کافی برای ذوب محلی، دمیدن ترانزیستورها و سیم های فلزی در تراشه کافی است، باعث از دست رفتن عملکرد دائمی تراشه یا از بین بردن لایه عبور در تراشه می شود، تضعیف عملکرد تراشه. پس از اینکه تراشه آسیب دیده است، ما هیچ تغییری در ظاهر نمی بینیم، اما ما می توانیم با استفاده از ابزار FESEM مدار را از بین ببریم.
تراشه های CPU امروزه، تراشه های حافظه و تراشه های مدارهای مجتمع بزرگ مانند Southbridge و Northbridge بر روی مادربرد به طور گسترده ای در CMOS (نیمه هادی های کامپوزیت اکسید فلزی) استفاده می شود. دستگاه CMOS دارای ادغام بالا، هزینه کم، سرعت سریع و مصرف انرژی است. مزیت کم، پس از آن در طیف گسترده ای استفاده می شود. با این حال، ضعف کشنده دستگاه CMOS این است که امپدانس ورودی بزرگ است و به راحتی می تواند توسط ESD شکسته شود. با پیشرفت تکنولوژی تراشه، سرعت کار افزایش یافت، اما تراشه آسیب پذیر شد. افزایش یکپارچگی باعث می شود که اندازه دستگاه کوچکتر و کوچکتر باشد، عرض اتصال بین دستگاه ها باریک تر می شود و لایه Passivation نازک تر و نازک تر می شود. این عوامل باعث می شود که تراشه حساس تر به تخلیه الکترواستاتیک باشد. ولتاژ بیش از حد بالا می تواند ترانزیستور را خراب کند و یک جریان ESD کوچک می تواند سیم را بشکند.
ESD به عنوان قاتل شماره یک کامپیوترهای امروز تبدیل شده است. تحقیقات اینتل نشان می دهد که ESD بزرگترین خطر پنهان در بسیاری از عوامل است که باعث خرابی کامپیوتر می شود. تقریبا نیمی از خرابی های کامپیوتر توسط EOS / ESD (شکل 3) ایجاد می شود. EOS نشان دهنده تنش الکتریکی (Over Stress برق) است.
اثر مخرب ESD بر روی کامپیوترها با پنهان شدن، پتانسیل، تصادفی و پیچیدگی مشخص می شود. هنگامی که ما با تابلوهای کامپیوتر و تراشه ها تماس می گیریم، آیا برق ایستا بر روی رایانه یا برق استاتیک در بدن ما است، ESD امکان پذیر است. در لحظه تماس، می توان گفت که پیشگیری غیرممکن است.
در اینجا نوشته شده است، مغز من به طور ناگهانی یک آسیب بزرگ در برابر کامپیوتر، که من در یک کافی نت اینترنت یک سال پیش تجربه، فلاش زدم. در این کافه اینترنت 40 دستگاه وجود دارد و تقریبا نیمی از آن در کمتر از نصف سال آسیب دیده است. پس از بازرسی، متوجه شدم که هیچ مشکل کیفیتی با منبع تغذیه تنظیم شده در کافه اینترنت وجود ندارد. من سیم پایه را بررسی کردم و متوجه شدم که اگرچه در اتاق وجود دارد سیم زمینی وجود دارد، خارج از خانه تنها به زمین با نوار فولادی کمتر از یک متر رانده می شود. و اتصال زنگ زده است. پس از آنکه صاحب کافه اینترنت با توجه به پیشنهاد من، زمین را دوباره طراحی کرد، کامپیوتر به ندرت اشتباه رفت.