Zaloguj się
Wszystkie
30 lipca 2025
109
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.
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.
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.
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.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
