اصول حفاظت الکترواستاتیک

اصل محافظ الکترواستاتیک

اگر رسانایی در میدان الکتریکی خارجی با شدت میدان الکتریکی E قرار گیرد_بیرون، الکترون های آزاد داخل هادی بر خلاف جهت میدان الکتریکی تحت تأثیر نیروی میدان الکتریکی حرکت خواهند کرد. بنابراین، بار منفی در یک طرف هادی و بار مثبت در طرف دیگر توزیع می شود. این پدیده القای الکترواستاتیک است. به دلیل توزیع مجدد بارها در هادی، این بارها میدان الکتریکی دیگری را در جهت مخالف میدان الکتریکی خارجی با شدت میدان الکتریکی تشکیل می دهند. بر اساس اصل برهم نهی میدان های الکتریکی، شدت میدان الکتریکی در داخل هادی برابر با برهم نهی E است._بیرونو E_در. هنگامی که قدرت کل میدان الکتریکی داخل رسانا صفر شود، الکترون های آزاد داخل هادی دیگر حرکت نمی کنند. در فیزیک به حالتی که هیچ باری در رسانا حرکت نمی کند، تعادل الکترواستاتیکی می گویند. در یک هادی در تعادل الکترواستاتیک، شدت میدان الکتریکی در همه جا صفر است. بنابراین می توان استنباط کرد که در یک هادی در تعادل الکترواستاتیکی، بار فقط در سطح بیرونی هادی توزیع می شود. اگر این هادی توخالی باشد، هنگامی که به تعادل الکترواستاتیکی می رسد، میدان الکتریکی نیز در داخل وجود نخواهد داشت. بنابراین، پوسته بیرونی هادی از داخل آن محافظت می کند و آن را تحت تأثیر میدان الکتریکی خارجی قرار نمی دهد. این پدیده محافظ الکترواستاتیک نامیده می شود.

ESD shielding bag 4

esd shielding bag testing picture

package for esd clipbaord

اهمیت عملی محافظ الکترواستاتیک: محافظ ابزارها یا محیط های کاری درون یک پوسته هادی فلزی را از میدان های الکتریکی خارجی محافظت می کند و از تحت تاثیر قرار گرفتن آنها توسط آنها جلوگیری می کند. برخی از دستگاه های الکترونیکی یا تجهیزات اندازه گیری برای جلوگیری از تداخل نیاز به محافظ الکترواستاتیک دارند. به عنوان مثال، تجهیزات ولتاژ بالا{2} داخلی با یک پوشش فلزی به زمین یا یک شبکه فلزی متراکم پوشیده شده است، و لوله های الکترونی در پوسته های فلزی محصور شده اند. به طور مشابه، ترانسفورماتورهای قدرتی که برای یکسوسازی کامل-موج یا پل استفاده می‌شوند، دارای یک ورق فلزی نازک یا یک لایه سیم لعابی هستند که بین سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه پیچیده شده و برای دستیابی به محافظ به زمین متصل می‌شوند. در کارهای خطی با ولتاژ بالا-کارگران لباس‌های اکولایزر ساخته شده از سیم فلزی یا الیاف رسانا می‌پوشند که محافظی را ایجاد می‌کند. در آزمایشات الکترواستاتیک، یک میدان الکتریکی عمودی تقریباً 100 V/m در نزدیکی زمین وجود دارد. برای از بین بردن اثر این میدان بر روی الکترون‌ها و مطالعه حرکت آنها تحت گرانش به تنهایی، eE < مگ، که E <10-10 V/m محاسبه می‌شود. این یک خلاء تقریباً غیرالکترواستاتیکی است که فقط از طریق محافظ الکترواستاتیک حفره تخلیه شده قابل دستیابی است. در واقع، محافظ الکترواستاتیکی که توسط یک حفره رسانای بسته به دست می آید بسیار موثر است.