Statik Elektrik Nedir ve Nasıl Oluşur?

Statik elektrik, bir nesnenin yüzeyinde elektrik yükü birikmesi anlamına gelir. Statik yükler genellikle aşağıdaki üç şekilde oluşur:

1. Sürtünme
2. İki nesne temas ettikten sonra ayrışır
3. Elektrostatik İndüksiyon

Çalışma istasyonundaki hemen hemen her nesne statik elektrik üretebilir, örneğin

• Mobil nesneler: El arabaları ve sandalyeler
• Malzemeler: Yapışkan bant, geri dönüş kutuları ve malzeme taşıma için kullanılan diğer öğeler
• Giysiler: eldivenler, temiz odalarda kullanılan bezler, ayakkabı ve normal giysiler
• İş istasyonu bileşenleri: Çalışma tezgahı yüzeyleri, CRT bilgisayar monitörleri, el aletleri, kağıt, defterler, klasörler ve kalemler
• Altyapı: Duvarlar, zemin ve alkol şişeleri
• Ambalaj: normal plastikler, kağıt ve karton.

ESD ne anlama geliyor?

ESD, temas, elektriksel kısa devre veya dielektrik bozulma nedeniyle elektrik yüklü iki nesne arasında ani elektrik akışı olan Elektrostatik Deşarj anlamına gelir. Bu elektrostatik yük aktarım işlemi yeterince güçlü olduğunda, bileşenlere ve ürünlere zarar verebilir.

Statik Elektrik Oluşumunu Etkileyen Faktörler

Statik elektrik üretimi çeşitli faktörlerden etkilenir, ESD'yi etkili bir şekilde yönetmek için bu faktörleri anlamak şarttır.

• Malzeme İletkenliği: Malzemelerin iletkenliği statik elektrik üretimini doğrudan etkiler. İletken malzemeler ve antistatik maddeler minimum statik yük üretirken, yalıtkan malzemeler önemli ölçüde statik elektrik üretir.
• Bağıl Nem: Ortamın bağıl nemi statik elektrik üretimi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Nemli bir atmosferin göstergesi olan daha yüksek bağıl nem, statik yük üretiminin azalmasına ve daha az ESD endişesine yol açar. Tersine, düşük bağıl nem, artan statik elektrik üretimini teşvik ederek ESD sorunlarını artırır.

Ortam Bağıl Nemi	10-20% RH	40-50% RH	70-90% RH
halı üzerinde yürümek	35000V	8000V	1500V
ile ESD zemin üzerinde yürümek bilekliksiz normal ayakkabılar	10000V	4000V	200V
ile bir ESD zemininde yürümek ESD ayakkabıları ve bilek kayışı	50V	10V	0V
Sürtünme yalıtım malzemeleri	4000V	1500V	300V

• Hareketin Etkisi: Yerde yürümek, hareketsiz kalmaktan daha fazla statik elektrik üretir ve statik yük birikiminde hareketin önemini vurgular.
• ESD Kontrol Önlemleri: Kullanımı ESD zemin kaplaması, ESD güvenli ayakkabı, ESD kol bandı, ESD kombo test cihazı , ESD turnike ve diğer koruyucu ekipmanlar, insan kaynaklı statik elektriği en aza indirmede oldukça etkilidir.

ESD'nin nasıl oluştuğunu ve bileşenlere ve ürünlere nasıl zarar verdiğini anlamak için en önemli kısmı öğrenmeliyiz-ESD nasıl yönetilir ve önlenir ?

Farklı Malzemelerin Elektrostatik Özellikleri

Statik elektriğin büyüklüğü malzemeye bağlı olarak değişir. Tüm nesneler statik elektrik üretebilir ve statik elektriğin neden olduğu olaylar, ilgili malzemenin iletkenliği ile ilgili olan nesneye bağlı olarak büyük ölçüde farklılık gösterebilir.

İletken, Yalıtkan ve Dissipatif Malzemeler

Elektrik iletkenliğine dayalı olarak, malzemeler tipik olarak üç türe ayrılır: iletkenler, dağıtıcı malzemeler ve yalıtkanlar. İçinde ESD ADV 1.0Bu üç kategori için yüzey ve hacim özdirenci için özel tanımlar aşağıda verilmiştir. Belirsiz malzemeler için, özel bir yüzey direnci ölçer yüzey ya da hacim özdirençlerini ölçmek için kullanılabilir.

	Yüzey Direnci/hacim direnci
İletken Malzemeler	＜1.0 × 104 ohm
Dissipatif Malzemeler	≥1.0 × 104 ohm ve ＜ 1,0 × 1011 ohm
Yalıtkan Malzemeler	≥1.0 × 1011 ohm

İki nesne temas ettiğinde, nesnelerin iletken veya yalıtkan olmasına bakılmaksızın statik elektrik üretilir. Bununla birlikte, iletkenler ve yalıtkanlar arasında üretilen statik elektriğin doğasında farklılıklar vardır.

Statik Elektriğin İletken Malzemeler Üzerinde Dağılması

İletken bir nesne yüklendiğinde, herhangi bir işlem yapılmadığı sürece bu yükü tutmaya devam edecektir. Nesneyi anında nötr, yüksüz bir duruma geri getirebilecek eylem "topraklama "dır.

Topraklama, yüklü iletken nesnenin toprağa (toprağa) bağlanması anlamına gelir. Toprak, bir yük rezervuarı olarak hareket edebilen büyük, sabit iletken bir cisimdir. Nesneyi toprağa bağlayarak, nesnenin yükünün dağılmasına izin veren iletken bir yol oluşturulur.

Pozitif yüklü bir nesne için topraklama, dünyanın negatif yüklerinin nesneye verilmesini sağlar. Negatif yüklü bir nesne için topraklama, negatif yüklerin toprağa akması için bir yol sağlar. Topraklama işlemi sayesinde nesne kararlı, yüksüz bir duruma geçebilir.

Statik Elektriğin Yalıtkan Malzemeler Üzerinde Dağılması

Yalıtkanlar için statik elektriğin yayılması iletkenlerinkinden farklıdır. İzolatörler zayıf iletkenler olduklarından, topraklansalar bile biriken statik elektrik kolayca akıp gidemeyecektir.

Statik Elektriğin Dissipatif Malzemeler Üzerinde Dağılması

Dissipatif malzemeler yalıtkanlar ve iletkenler arasında kalan direnç değerlerine sahiptir. Elektronlar dağıtıcı malzemelerin içinden akabilirken, hareketleri malzemelerin yüzey veya hacim direnci tarafından yönetilir. Bu malzemelerdeki yük aktarım hızı, yalıtkanlardan belirgin şekilde daha hızlı, ancak iletkenlerden daha yavaştır.

ESD Etkinliği

ESD olayları üç senaryoyu içerir: yüklü bir iletkenin (insan vücudu dahil) elektrostatik boşalmaya duyarlı (ESDS) bir öğeye boşalması, yükün ESDS'den bir iletkene aktarılması ve elektrostatik alanlardan kaynaklanan yük transferleri. Bu senaryoların her biri elektronik bileşenlere potansiyel olarak zarar verebilir veya tahrip edebilir, cihazlarda ve sistemlerde arızalara yol açabilir.

Elektrostatik Deşarj Bileşenlere Nasıl Zarar Verir?

Önemli bir statik yük, değişken potansiyele sahip bir nesne (bir insan veya makine) ile bir ürün arasında hızla hareket ettiğinde, kısa bir süre içinde ürünün tolere edilebilir akım seviyesini aşan yüksek bir akıma neden olur. Bu durum, devre hasarı gibi ciddi sonuçlara yol açarak ürünü kullanılamaz hale getirebilir. Daha az ciddi durumlarda, devrenin aşırı ısınmasına ve bozulmasına yol açabilir, sonuçta ürünün uzun ömürlülüğünü ve güvenilirliğini etkileyebilir.

Elektrostatik boşalma (ESD) etrafımızı saran yaygın bir olgudur ve insan vücudu ESD'yi yalnızca 3000 voltu aşan seviyelerde algılayabilir. Şaşırtıcı bir şekilde, sadece 100 ila 500 volt aralığındaki ESD zarar verebilir ESD'ye duyarlı cihazlar. Sorunu daha da kötüleştiren şey, bu hassas cihazların bozulmasına yol açabilecek potansiyel kusurların önemli bir kısmı üretim sürecinde ortaya çıkarılmakta zorlanırken, acil bileşen arızası vakalarının yalnızca 10%'sinin fabrika ortamında tespit edilebilmesidir. Bu dengesizlik nedenini vurgulamaktadır elektronik üretim için kapsamlı ESD kontrolü çok önemli hale gelir.

Ürünleri elektrostatik deşarj (ESD) nedeniyle oluşabilecek hasarlardan korumak için kapsamlı bir ESD kontrol programı.

Elektrostatik Deşarj Nasıl Önlenir?

• Topraklama: Statik yükleri nötralize etmek için personeli ve ekipmanı ortak bir topraklama noktasına bağlayın. Yükleri güvenli bir şekilde toprağa yönlendirmek için topraklanmış bilek kayışları, ayakkabılar veya iletken zemin kullanın.
• ESD-Güvenli Malzemeler: Yük birikimini önlemek için iletken veya dağıtıcı malzemeler (örn. antistatik çalışma yüzeyleri, kaplar) kullanın. Normal plastikler veya işlenmemiş kumaşlar gibi yalıtkan malzemelerden kaçının.
• Nem Kontrolü: Statik birikimi azaltmak için bağıl nemi 40-60% arasında tutun. Kuru hava şarj oluşumunu artırır.
• Kişisel Koruma: ESD'ye karşı güvenli giysiler (örn. önlükler, eldivenler) giyin ve hızlı hareketlerden veya korumasız yüzeylerle temastan kaçının.
• Günlük kontroller: Kullanım ESD personel topraklama test cihazı uygun işlevsellik ve topraklama sağlamak için kişisel koruyucu cihazları (örn. bilek kayışları, ayakkabılar) günlük olarak doğrulamak.
• Bileşen İşleme: Statik elektriğe duyarlı bileşenleri korumalı ambalajlarda saklayın ve taşıyın (örn. metalize torbalar, iletken köpük). Yalıtkan yüzeylerdeki yükleri nötralize etmek için iyonlaştırıcılar kullanın.
• ESD Korumalı Alanlar (EPA'lar): Topraklama sistemleri, antistatik aletler ve tabelalarla bölgeleri belirleyin. Gerekli olmayan yalıtkan maddeleri (örn. kahve fincanları, kağıt) EPA'lardan uzak tutun.
• Eğitim ve Uyumluluk: Personeli, aşağıdaki gibi temel standartlar da dahil olmak üzere ESD riskleri ve protokolleri konusunda eğitin ANSI/ESD S20.20 ve IEC-61340-5-1.

Bu önlemler bir araya getirilerek statik yükler kontrol altına alınır ve hassas bileşenlere yönelik ESD riskleri en aza indirilir.