정전기 방전이 생기는 이유, 정전기 방전에 대해 알아보자

정전기 방전이 생기는 이유, 정전기 방전에 대해 알아보자

 

정전기 방전(ESD)은 접촉, 전기적 단락 또는 유전적 파괴에 의해 야기되는 두 개의 전기 충전 물체 사이의 갑작스럽고 순간적인 전류 흐름입니다. 정전기 축적은 트리뷴 충전이나 정전기 유도에 의해 발생할 수 있습니다. ESD는 다르게 충전된 물체가 가깝게 결합되거나 그 물체들 사이의 유전체가 분해되어 종종 가시적인 불꽃을 만들 때 발생합니다.

ESD는 눈부신 전기 스파크(번개와 함께 번개는 큰 규모의 ESD 이벤트임)를 일으킬 수 있지만, 또한 볼 수도 들을 수도 없는 덜 극적인 형태지만, 민감한 전자 기기에 손상을 줄 수 있을 만큼 충분히 큽니다.전기 스파크에는 약 40 kV/cm 이상의 전계 강도가 필요하며, 특히 번개 때 발생합니다. ESD의 다른 형태로는 날카로운 전극에서 나오는 코로나 방전, 무딘 전극에서 나오는 브러시 방전이 있습니다.

ESD는 가스, 연료 증기, 석탄 분진의 폭발과 집적 회로와 같은 고체 상태의 전자부품 고장 등 산업에서 중요성의 유해한 영향을 끼칠 수 있습니다.이 경우 고전압에 노출될 경우 영구적인 손상을 입을 수 있습니다. 따라서 전자제품 제조업체는 고충전 물질을 피하는 등 충전을 방지하기 위한 조치와 인력 접지, 항정 전기 장치 제공, 습도 조절 등 정전기 방지 대책을 활용해 정전기 방지 구역을 확립합니다.

ESD 시뮬레이터는 예를 들어 인체 모델 또는 충전된 기기 모델과 같은 전자 기기를 시험하기 위해 사용될 수 있습니다.

 

 

원인들

ESD 사건의 원인 중 하나는 정전기입니다.정전기는 두 가지 물질이 접촉한 후 분리될 때 발생하는 전기요금 분리, 즉 트리 보충 전을 통해 발생하는 경우가 많습니다. 호민관의 예로는 양탄자 위를 걷는 것, 마른 머리에 플라스틱 빗을 문지르는 것, 스웨터에 풍선을 문지르는 것, 직물 카시트에서 올라가는 것, 플라스틱 포장을 제거하는 것 등이 있습니다. 이 모든 경우, 두 물질 사이의 접촉이 끊기면 트리뷴 충전으로 이어지며, 따라서 ESD 이벤트로 이어질 수 있는 전위의 차이가 발생합니다.

ESD 손상의 또 다른 원인은 정전기 유도로 인한 것입니다.이것은 전기로 충전된 물체가 지면에서 격리된 전도성 물체 근처에 있을 때 발생합니다. 충전된 물체의 존재는 정전 기장을 생성하여 다른 물체의 표면에 전하가 재분배되도록 합니다. 이 물체의 순정 전기 전하가 바뀌지 않았음에도 지금은 양전하와 음전하가 과다한 지역이 있습니다. ESD 이벤트는 물체가 전도성 경로에 접촉할 때 발생할 수 있습니다. 예를 들어 스티로폼 컵이나 가방 표면의 충전된 부위는 정전기 유도를 통해 주변 ESD 민감 부품에 잠재성을 유도할 수 있으며 금속 공구로 부품을 만질 경우 ESD 이벤트가 발생할 수 있습니다.

또한 ESD는 물체에 충돌하는 정력적인 전하 입자에 의해 발생할 수 있습니다.이것은 표면의 증가와 깊은 충전을 야기합니다. 이것은 대부분의 우주선에 알려진 위험입니다.

종류들

ESD의 가장 화려한 형태는 스파크인데, 중전장이 공기 중에 이온화된 전도성 채널을 만들 때 발생합니다.이는 공기 중에 가연성 가스나 입자가 포함되어 있을 경우 사람에 대한 경미한 불편함, 전자 장비에 대한 심각한 손상, 화재 및 폭발을 초래할 수 있습니다.

그러나 많은 ESD 사건은 가시적 또는 청각적 스파크 없이 발생합니다.상대적으로 적은 전하를 가진 사람은 민감한 전자부품을 손상시키기에 충분한 방전을 느끼지 못할 수 있습니다. 일부 장치는 30V 이하의 방전에 의해 손상될 수 있습니다. 이러한 보이지 않는 형태의 ESD는 완전한 장치 고장을 일으키거나, 전자 장치의 장기적 신뢰성과 성능에 영향을 미칠 수 있는 덜 명백한 형태의 열화를 야기할 수 있습니다. 일부 장치의 성능 저하는 사용 수명을 다하기 전까지는 분명하지 않을 수 있습니다. [인용

스파크

전기장 강도가 공기의 유전장 강도인 약 4~30 kV/cm를 초과할 때 스파크가 발생합니다. 이로 인해 공기 중에 있는 자유 전자와 이온의 수가 매우 빠르게 증가하여 일시적으로 공기는 유전체 파괴라는 과정에서 갑자기 전기 도체가 될 수 있습니다.


라이마오에게 번개가 친입니다. 북폴란드.
아마도 자연적인 스파크의 가장 잘 알려진 예는 번개일 것입니다. 이 경우 구름과 지면 사이, 또는 두 구름 사이의 전위는 일반적으로 수억 볼트입니다. 스트로크 채널을 통해 순환하는 결과 전류는 엄청난 에너지 전달을 일으킵니다. 훨씬 더 작은 규모로, 380V(파셴의 법칙) 이하의 충전된 물체로부터 정전기 방전 중에 스파크가 공기 중에 형성될 수 있습니다.

지구의 대기는 21%의 산소(O2)와 78%의 질소(N2)로 이루어져 있습니다. 번개와 같은 정전기 방전 동안, 영향을 받은 대기 분자들은 전기적으로 과압 됩니다. 이원자 산소 분자는 분열된 후 재결합하여 불안정한 오존(O3)을 형성하거나 금속과 유기 물질과 반응합니다. 전기적 스트레스가 충분히 높으면 질소산화물(NOx)이 형성될 수 있습니다. 두 제품 모두 동물에게 독성이 있으며, 질소산화물은 질소 고정에 필수적입니다. 오존은 모든 유기물을 오존층 분해에 의해 공격하여 정수하는 데 사용됩니다.

스파크는 가연성 환경에서 발화원으로, 농축된 연료 환경에서 치명적인 폭발을 초래할 수 있습니다. 대부분의 폭발은 정전기 방전으로 거슬러 올라갈 수 있는데, 그것이 알려진 노천 스파크 장치를 침범한 예상치 못한 가연성 연료 누출이었는지, 아니면 알려진 연료가 풍부한 환경에서 예상치 못한 스파 크였는지를 알 수 있습니다. 산소가 존재하고 화재 삼각형의 세 가지 기준을 결합한 경우 최종 결과는 동일합니다.

전자제품의 손상 방지

항공기의 정적 배출자의 일부. 날카로운 3/8" 금속 마이크로파인 두 개와 보호 노란색 플라스틱을 주의하십시오.
특히 집적회로와 마이크로칩 등 많은 전자부품이 ESD에 의해 손상될 수 있습니다. 민감한 부품은 제조 중 및 제조 후, 운송 및 장치 조립 중, 완성된 장치에서 보호되어야 합니다. 효과적인 ESD 제어를 위해서는 특히 접지가 중요합니다. 그것은 명확하게 정의되고 정기적으로 평가되어야 합니다.

참고 항목:정전기에 민감한 장치 및 정전기 방전 재료
제조 중 보호
제조업에서 ESD의 방지는 정전기 방전 보호구역(EPA)을 기반으로 합니다. EPA는 소규모 워크스테이션 또는 대규모 제조 지역일 수 있습니다. EPA의 주요 원칙은 ESD 감응 전자장치 주변에 고충전 물질이 없고, 모든 전도성 및 방산성 물질이 접지되며, 작업자가 접지되며, ESD 감응 전자장치에 대한 충전이 방지된다는 것입니다. 국제 표준은 대표적인 EPA를 정의하기 위해 사용되며 예를 들어 국제 전기 표준 위원회(IEC) 또는 미국 국가 표준 연구소(ANSI)에서 찾을 수 있습니다.

EPA 내의 ESD 방지에는 적절한 ESD 안전 포장 재료 사용, 조립 작업자가 착용하는 의복에 전도성 필라멘트 사용, 작업자의 몸에 고전압이 축적되지 않도록 손목 스트랩 및 풋 스트랩 수행, 정전기 방지 매트 또는 전도성 바닥재 사용 등이 포함될 수 있습니다. 작업 구역과 습도 조절을 위해 습한 환경은 대부분의 표면에 축적되는 얇은 수분 층이 전하를 소멸시키는 역할을 하기 때문에 정전기가 발생하는 것을 방지합니다.

특히 절연재를 접지할 수 없을 때 이온제를 사용합니다. 이온화 시스템은 절연 또는 유전체 물질에서 충전 표면적을 중화시키는 데 도움이 됩니다. 2,000V 이상의 전기 전기 충전에 취약한 절연 재료는 현장 유도를 통한 기기의 우발적 충전을 방지하기 위해 민감한 장치로부터 최소 12인치 떨어진 곳에 보관해야 합니다. 항공기에서 정적 배출기는 날개와 다른 표면의 후행 가장자리에 사용됩니다.

집적회로 제조업체 및 사용자는 ESD를 방지하기 위해 주의사항을 반드시 준수해야 합니다. ESD 방지는 장치 자체의 일부일 수 있으며 장치 입력 및 출력 핀에 대한 특수 설계 기법을 포함할 수 있습니다. 외부 보호 구성요소는 회로 배치에도 사용할 수 있습니다.

전자부품과 조립품의 유전적 특성 때문에 기기 취급 시 정전기 충전을 완전히 막을 수 없습니다. ESD에 민감한 전자 조립품이나 부품도 대부분 크기가 작아 자동화된 장비로 제조와 취급이 이뤄집니다. 따라서 ESD 방지 활동은 구성 요소가 장비 표면에 직접 접촉하는 프로세스에서 중요합니다. 또한 정전기 방전에 민감한 부품이 제품 자체의 다른 전도성 부품과 연결되었을 때 ESD를 방지하는 것이 중요합니다. ESD를 방지하는 효율적인 방법은 전도성이 뛰어나지 않지만 정전기 전하를 서서히 제거해 나가는 재료를 사용하는 것입니다. 이러한 물질을 정적 소멸이라고 하며 저항도 값이 10옴 12 미터 미만입니다. ESD 민감 전자 영역의 전도성 영역에 접촉하는 자동 제조의 재료는 방산 재료로 제작되어야 하며, 방산 재료는 접지되어야 합니다. 이 특별한 물질들은 전기를 전도할 수 있지만, 아주 천천히 합니다. 축적된 정전기는 실리콘 회로의 내부 구조를 해칠 수 있는 갑작스러운 방전 없이 소멸됩니다.

운송 중 보호

항정 전기 가방 안에 들어 있는 네트워크 카드, 패러데이 케이지 역할을 하는 부분 전도성 플라스틱으로 만들어진 가방으로, ESD로부터 카드를 차폐합니다.
민감한 기기는 운송, 취급 및 보관 중에 보호되어야 합니다. 포장재의 표면 저항과 부피 저항성을 제어함으로써 정전기 축적의 발생과 방출을 최소화할 수 있습니다. 포장은 배송 중 함께 마찰하거나 전자파 차폐로 인한 팩의 마찰이나 전기 충전을 최소화하도록 설계되어 있으며, 포장재에 정전기 또는 전자파 차폐를 포함시킬 필요가 있을 수 있습니다. 일반적으로 반도체 소자와 컴퓨터 부품은 ESD로부터 내용물을 보호하는 패러데이 케이지 역할을 하는 부분 전도성 플라스틱으로 만든 항정 전기 백에 담아 배송되는 것이 일반적인 예입니다.