정전기 발생 메커니즘

일반적으로 마찰이나 유도에 의해 정전기가 발생합니다.

마찰정전기는 두 물체 사이의 접촉, 마찰, 분리 과정에서 생성된 전하의 이동으로 인해 발생합니다. 도체 사이의 마찰로 인해 발생하는 정전기는 도체의 전도성이 강하기 때문에 일반적으로 상대적으로 약합니다. 마찰에 의해 생성된 이온은 빠르게 함께 움직이며 마찰 과정 중 및 종료 시 중화됩니다. 절연체 마찰 후 더 높은 정전기 전압이 생성될 수 있지만 전하량은 매우 적습니다. 이는 절연체 자체의 물리적 구조에 의해 결정됩니다. 절연체의 분자 구조에서는 전자가 원자핵의 결합을 벗어나 자유롭게 이동하기 어렵기 때문에 마찰에 의해 발생하는 분자 또는 원자 이온화 양은 매우 적습니다.

유도성 정전기는 물체가 전기장에 있을 때 전자기장의 작용으로 물체 내 전자의 움직임에 의해 형성되는 전기장입니다. 유도성 정전기는 일반적으로 도체에서만 생성될 수 있습니다. 절연체에 대한 공간 전자기장의 영향은 무시할 수 있습니다.

정전기 방전 메커니즘

220V 주전원이 사람을 죽일 수 있지만 수천 볼트의 전압으로는 사람을 죽일 수 없는 이유는 무엇입니까? 커패시터 양단의 전압은 다음 공식을 충족합니다: U=Q/C. 이 공식에 따르면 정전 용량이 작고 전하량이 적으면 높은 전압이 발생합니다. “보통 우리 몸과 주변 사물의 정전용량은 매우 작습니다. 전하가 생성되면 소량의 전하로도 고전압이 생성될 수 있다.” 전하량이 적기 때문에 방전 시 생성되는 전류가 매우 적고 시간도 매우 짧습니다. 전압은 유지되지 않으며 전류는 매우 짧은 시간에 감소합니다. “인체는 절연체가 아니기 때문에 방전 경로가 있으면 몸 전체에 축적된 정전기가 수렴됩니다. 그래서 전류가 더 높게 느껴지고 감전된 느낌도 있다”고 말했다. 인체나 금속 물체 등의 도체에 정전기가 발생하면 방전 전류가 상대적으로 커집니다.

절연성이 좋은 물질의 경우, 하나는 생성되는 전하의 양이 매우 적고, 다른 하나는 생성된 전하가 흐르기 어렵다는 점입니다. 전압이 높더라도 어딘가에 방전 경로가 있으면 접촉점과 근처의 작은 범위 내의 전하만 흐르고 방전될 수 있으며, 비접촉점의 전하는 방전되지 않습니다. 따라서 수만 볼트의 전압에서도 방전 에너지도 무시할 수 있습니다.

전자 부품에 대한 정전기의 위험

정전기는 다음에 해로울 수 있습니다.주도의s, LED 고유의 "특허"뿐만 아니라 일반적으로 사용되는 다이오드 및 트랜지스터도 실리콘 재료로 만들어졌습니다. 건물, 나무, 동물도 정전기로 인해 손상될 수 있습니다(번개는 정전기의 한 형태이므로 여기서는 다루지 않습니다).

그렇다면 정전기는 전자 부품을 어떻게 손상시키는가? 너무 멀리 가고 싶지는 않고 반도체 장치에 대해서만 이야기하고 싶지만 다이오드, 트랜지스터, IC 및 LED에도 국한됩니다.

반도체 부품에 대한 전기로 인한 손상은 궁극적으로 전류와 관련됩니다. 전류의 작용으로 열로 인해 장치가 손상됩니다. 전류가 있으면 전압이 있어야 합니다. 그러나 반도체 다이오드에는 순방향과 역방향 모두에서 전류를 차단하는 전압 범위를 갖는 PN 접합이 있습니다. 순방향 전위 장벽은 낮은 반면 역방향 전위 장벽은 훨씬 높습니다. 저항이 높은 회로에서는 전압이 집중됩니다. 그러나 LED의 경우 LED에 순방향으로 전압을 인가하면 외부 전압이 다이오드의 문턱 전압(재료 밴드갭 폭에 해당)보다 작을 때 순방향 전류가 없고 전압이 모두 다이오드에 인가됩니다. PN 접합. LED에 역방향으로 전압을 가할 때, 외부 전압이 LED의 역항복 전압보다 작을 경우에는 PN 접합에도 전압이 전체적으로 인가됩니다. 이때 LED의 납땜 불량이나 브라켓, P영역, N영역 모두 전압강하가 발생하지 않습니다! 전류가 없기 때문입니다. PN 접합이 파괴된 후 외부 전압은 회로의 모든 저항기에 의해 공유됩니다. 저항이 높으면 부품이 부담하는 전압도 높습니다. LED의 경우 PN 접합이 대부분의 전압을 견디는 것은 당연합니다. PN 접합에서 생성된 화력은 전압 강하에 전류 값을 곱한 값입니다. 전류 값이 제한되지 않으면 과도한 열로 인해 PN 접합이 타서 기능을 잃고 관통하게 됩니다.

IC가 상대적으로 정전기를 두려워하는 이유는 무엇입니까? IC의 각 구성 요소 영역이 매우 작기 때문에 각 구성 요소의 기생 용량도 매우 작습니다(종종 회로 기능에 매우 작은 기생 용량이 필요함). 따라서 소량의 정전기 전하는 높은 정전기 전압을 생성하며 각 구성 요소의 전력 허용 오차는 일반적으로 매우 작으므로 정전기 방전으로 인해 IC가 쉽게 손상될 수 있습니다. 그러나 일반 소형 파워 다이오드 및 소형 파워 트랜지스터와 같은 일반 개별 부품은 칩 면적이 상대적으로 크고 기생 용량이 상대적으로 크기 때문에 정전기를 크게 두려워하지 않으며 고전압을 축적하기가 쉽지 않습니다. 일반적인 정적 설정에서 사용하세요. 저전력 MOS 트랜지스터는 얇은 게이트 산화막과 작은 기생 용량으로 인해 정전기 손상을 받기 쉽습니다. 보통 포장 후 전극 3개를 단락시킨 후 공장에서 출고됩니다. 사용시 용접이 완료된 후 짧은 루트를 제거해야 하는 경우가 많습니다. 고전력 MOS 트랜지스터는 칩 면적이 크기 때문에 일반 정전기로 인해 손상되지 않습니다. 따라서 전력 MOS 트랜지스터의 세 전극이 단락으로 보호되지 않는다는 것을 알 수 있습니다(초기 제조업체에서는 공장을 떠나기 전에 여전히 단락시켰습니다).

LED에는 실제로 다이오드가 있으며 그 면적은 IC 내의 각 구성 요소에 비해 매우 큽니다. 따라서 LED의 기생 용량은 상대적으로 큽니다. 따라서 일반적인 상황의 정전기는 LED를 손상시킬 수 없습니다.

일반적인 상황, 특히 절연체의 정전기는 고전압을 가질 수 있지만 방전 전하량이 극히 적고 방전 전류의 지속 시간이 매우 짧습니다. 도체에 유도된 정전기 전하의 전압은 그다지 높지 않을 수 있지만 방전 전류는 크고 종종 연속적일 수 있습니다. 이는 전자 부품에 매우 해롭습니다.

정전기가 손상되는 이유LED 칩자주 발생하지 않음

실험적인 현상부터 시작해 보겠습니다. 금속 철판에는 500V 정전기가 흐릅니다. LED를 금속판 위에 놓습니다(다음 문제를 방지하려면 배치 방법에 주의하십시오). LED가 손상될 것 같나요? 여기서, LED를 손상시키려면 일반적으로 항복 전압보다 큰 전압을 인가해야 하는데, 이는 LED의 두 전극이 동시에 금속판에 접촉하여 항복 전압보다 큰 전압을 가져야 함을 의미합니다. 철판은 좋은 도체이기 때문에 철판에 유도되는 전압은 동일하며 소위 500V 전압은 접지에 상대적입니다. 따라서 LED의 두 전극 사이에 전압이 존재하지 않아 당연히 손상도 발생하지 않습니다. LED의 한쪽 전극을 철판과 접촉시키고 다른쪽 전극을 도체(절연 장갑을 끼지 않은 손이나 전선)로 접지 또는 다른 도체에 연결하지 않는 한.

위의 실험 현상은 LED가 정전기장에 있을 때 한 전극은 정전기체와 접촉해야 하고 다른 전극은 손상되기 전에 접지 또는 다른 도체와 접촉해야 한다는 것을 상기시켜 줍니다. 실제 생산 및 적용에서는 작은 크기의 LED를 사용하면 특히 일괄적으로 이러한 일이 발생할 가능성이 거의 없습니다. 우발적인 사건이 발생할 수 있습니다. 예를 들어, LED가 정전기 몸체 위에 있고 한 전극은 정전기 몸체에 접촉하고 다른 전극은 정지되어 있습니다. 이때 누군가가 매달린 전극을 만지면 전극이 손상될 수 있습니다.LED 조명.

위의 현상은 정전기 문제를 무시할 수 없음을 말해줍니다. 정전기 방전에는 전도성 회로가 필요하며 정전기가 있어도 아무런 해가 없습니다. 아주 적은 양의 누출만 발생하는 경우 우발적인 정전기 손상 문제를 고려할 수 있습니다. 대량으로 발생할 경우 칩 오염이나 스트레스 문제일 가능성이 높습니다.