Serwisy partnerskie:
Close icon
Serwisy partnerskie

Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 32: Wyładowania elektrostatyczne (ESD)

Article Image
Ze względu na to, że wiele elementów elektronicznych jest wrażliwych na wyładowania elektrostatyczne (ESD), każda osoba pracująca z elektroniką powinna dobrze znać ich właściwości i sposób oddziaływania.
Toc left icon Poprzednia część
Spis treści
Następna część Toc right icon
1. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 1: Od mikroprocesorów do mikrokontrolerów 2. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 2: Układy scalone 3. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 3: Tranzystory 4. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 4: Półprzewodniki mocy 5. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 5: Diody elektroluminescencyjne (Light Emitting Diodes) 6. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 6: Transoptory 7. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 7: Monochromatyczne wyświetlacze LCD 8. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 8: Mikrofony 9. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 9: Źródła prądowe 10. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 10: Wszystko o kondensatorach 11. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 11: Ujemne sprzężenie zwrotne i historia wzmacniaczy operacyjnych 12. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 12: Tranzystory MOSFET 13. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 13: Elementy o nieliniowej rezystancji 14. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 15: Obwody mostkowe 15. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 16: Wzmacniacze jedno- i dwutranzystorowe 16. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 17: Generatory sygnału na wzmacniaczach operacyjnych 17. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 18: Czujniki Halla 18. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 19: Czujniki ciśnienia 19. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 20: Oscylatory 20. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 21: Czujniki temperatury 21. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 22: Konwersja analogowo-cyfrowa 22. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 23: Filtry dolnoprzepustowe 23. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 25: Tranzystory IGBT 24. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 26: Rezonatory i generatory kwarcowe oraz inne sposoby na stabilną podstawę czasu i częstotliwości 25. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 27: Generatory wysokiego napięcia 26. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 28: Diody LED w praktyce 27. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 30: Multimetry cyfrowe 28. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 31: Generatory funkcyjne 29. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 32: Wyładowania elektrostatyczne (ESD)
Rozwiń cały spis treści Zwiń spis treści

ESD – wyładowania elektrostatyczne

Elektrostatyczne rozładowanie. ESD to skrót od ElectroStatic Discharge, czyli wyładowania elektrostatycznego. Pojęcie to odnosi się do rozładowań elektrycznych o stosunkowo niewielkiej energii. Z uwagi na ich niską energię, wyładowania te są nieszkodliwe dla człowieka – co najwyżej uciążliwe, jak w przypadku drobnego „kopnięcia” przy dotknięciu metalowej klamki drzwi lub karoserii samochodu.

Dla układów elektronicznych i ich podzespołów takie rozładowania mogą jednak mieć poważne konsekwencje. Inteligentne systemy mogą zacząć działać w sposób nieprzewidywalny, a poszczególne elementy mogą ulec trwałemu uszkodzeniu. Wrażliwość komponentów elektronicznych na ESD jest często bagatelizowana.

Dane zawarte w tabeli poniżej mają za zadanie brutalnie wyprowadzić Czytelnika z tej być może błogiej nieświadomości. Podane wartości napięć określają maksymalne napięcie, jakie może wystąpić pomiędzy wyprowadzeniami danego elementu.

Wrażliwość elementów elektronicznych na wyładowania elektrostatyczne (ESD)

Powstawanie wyładowań ESD

Ładunki elektrostatyczne powstają, gdy dwa nieprzewodzące powierzchnie zostają ze sobą zetknięte, a następnie rozdzielone. W momencie oddzielania tych powierzchni jedno z nich „zabiera” elektrony z drugiego. Proces ten przedstawiono na rysunku.

Powstawanie ładunku elektrostatycznego w materiałach nieprzewodzących (© 2018 Jos Verstraten)

Materiał, z którego zostały oderwane elektrony, zostaje naładowany dodatnio, natomiast materiał, który przejął elektrony – ujemnie. Ładunki te nazywamy ładunkami statycznymi.

W zależności od rodzaju materiałów, które zostają rozdzielone, ładunek statyczny może mieć bardzo różną wartość – od bardzo niskiej aż po bardzo wysoką. Zjawisko to jest dobrze znane z codziennego życia. Przykładowo, chodząc po wykładzinie zawierającej nylon, ładujemy się elektrostatycznie w momencie odrywania stopy od podłoża.

Elektryzowanie przez pocieranie

To zjawisko fizyczne znane jest jako elektryzowanie przez pocieranie (ang. triboelectric charging). Wszystkie materiały wokół nas zbudowane są z cząsteczek, czyli molekuł, które z kolei składają się z jeszcze mniejszych jednostek – atomów.

Każdy atom zawiera ładunki elektryczne: dodatnio naładowane protony i obojętne neutrony tworzące jądro atomowe, wokół którego krążą ujemnie naładowane elektrony.

W normalnych warunkach atom jest elektrycznie obojętny – liczba protonów w jądrze jest równa liczbie elektronów na orbitach.

W niektórych materiałach elektrony mogą się stosunkowo łatwo przemieszczać. Natomiast dodatnio naładowane jądro atomowe jest bardzo stabilne – oddzielenie protonów lub neutronów wymaga ogromnych ilości energii.

Gdy atom straci jeden elektron, staje się jonem dodatnim. Jeśli natomiast zyska dodatkowy elektron, staje się jonem ujemnym.

Na ilustracji przedstawiono dwa atomy, z których każdy ma trzy elektrony, a więc i trzy protony – oba są obojętne elektrycznie. Kiedy atomy zostaną zbliżone, zaczynają ze sobą oddziaływać, umożliwiając elektronom stosunkowo łatwe przechodzenie z jednego na drugi. Ponieważ proces ten zachodzi miliardy razy na sekundę, bilans ładunków pozostaje zerowy.

Ładunki elektrostatyczne powstają na skutek zjawiska elektryzowania przez pocieranie (© 2018 Jos Verstraten)

Jeśli jednak w pewnym momencie atomy zostaną rozdzielone, może się zdarzyć, że jeden z elektronów przeskoczy właśnie wtedy z jednego atomu na drugi – i nie zdąży już wrócić. W rezultacie lewy atom ma od tej chwili o jeden elektron za mało, a prawy – o jeden za dużo. Powstaje różnica ładunku o wartości dwóch elementarnych jednostek.

Aby przeczytać ten artykuł kup e-wydanie
Kup teraz
Toc left icon Poprzednia część
Spis treści
Następna część Toc right icon
1. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 1: Od mikroprocesorów do mikrokontrolerów 2. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 2: Układy scalone 3. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 3: Tranzystory 4. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 4: Półprzewodniki mocy 5. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 5: Diody elektroluminescencyjne (Light Emitting Diodes) 6. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 6: Transoptory 7. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 7: Monochromatyczne wyświetlacze LCD 8. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 8: Mikrofony 9. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 9: Źródła prądowe 10. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 10: Wszystko o kondensatorach 11. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 11: Ujemne sprzężenie zwrotne i historia wzmacniaczy operacyjnych 12. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 12: Tranzystory MOSFET 13. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 13: Elementy o nieliniowej rezystancji 14. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 15: Obwody mostkowe 15. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 16: Wzmacniacze jedno- i dwutranzystorowe 16. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 17: Generatory sygnału na wzmacniaczach operacyjnych 17. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 18: Czujniki Halla 18. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 19: Czujniki ciśnienia 19. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 20: Oscylatory 20. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 21: Czujniki temperatury 21. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 22: Konwersja analogowo-cyfrowa 22. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 23: Filtry dolnoprzepustowe 23. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 25: Tranzystory IGBT 24. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 26: Rezonatory i generatory kwarcowe oraz inne sposoby na stabilną podstawę czasu i częstotliwości 25. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 27: Generatory wysokiego napięcia 26. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 28: Diody LED w praktyce 27. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 30: Multimetry cyfrowe 28. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 31: Generatory funkcyjne 29. Edukacja w EdW dla szkół i uczelni - wykład 32: Wyładowania elektrostatyczne (ESD)
Rozwiń cały spis treści Zwiń spis treści
Firma:
AUTOR
Źródło
Elektronika dla Wszystkich sierpień 2025
Udostępnij
Zobacz wszystkie quizy
Quiz weekendowy
cykl Silniki krokowe w praktyce
1/8 Wraz ze zmniejszeniem napięcia zasilania silnika szczotkowego DC o połowę w stosunku do napięcia znamionowego, moc silnika i moment obrotowy zmniejsza się:
Oceń najnowsze wydanie EdW
Wypełnij ankietę i odbierz prezent
W tym numerze znajdziesz źródłową wersję artykułu publikowanego obok
Elektronika dla Wszystkich
sierpień 2025
Elektronika dla Wszystkich
Przejrzyj i kup
UK Logo
Elektronika dla Wszystkich
Zapisując się na nasz newsletter możesz otrzymać GRATIS
najnowsze e-wydanie magazynu "Elektronika dla Wszystkich"