Czy moja ziemia nie różni się od fabryki?

Rozumiem, że elementy zabezpieczające przed wyładowaniami elektrostatycznymi (maty, paski na nadgarstki, specjalnie oznakowane kolby lutownicze) zostały zaprojektowane w taki sposób, aby wszystko, co może dotknąć elementu, znajdowało się w tej samej potencjale energii elektrycznej - ziemi.

Ale wydaje się nierozsądne oczekiwać, że nie będzie napięcia między moim biurkiem a fabryką, w której produkowane były moje komponenty. W końcu fabryka jest prawdopodobnie w połowie drogi na całym świecie, a opór między tu i tam jest znaczny.

Powiedzmy, że komponent jest starannie zapakowany i wysłany do mnie w jednej z tych małych, bezpiecznych torebek ESD. Przed otwarciem torby ostrożnie uziemiam siebie i swoje stanowisko pracy. Pomimo tego, komponent jest zniszczony, jak tylko go dotknąć, bo grunt, że ja przywiązany do siebie jest znacznie różni się od ziemi, że komponent był przywiązany do tego, kiedy został on wyprodukowany.

Jakie środki ostrożności są podejmowane przeciwko temu? Czy to tylko coś, co może się zdarzyć w teorii, ale nie jest to problemem w praktyce?

Elementy są uszkadzane przez co najmniej dwa z ich styków, które mają wystarczająco dużą różnicę potencjałów. Jeśli komponent ma przewodzącą obudowę lub podkładkę, wówczas liczy się to również jako „pin”.

Można je złamać, próbując naładować je do nowego potencjału przez jeden czuły pin, podczas gdy napięcie pozostałych pinów jest utrzymywane mniej więcej na stałym poziomie poprzez pojemność do ziemi. Może to być sytuacja, w której ty, być może naładowany do 15 kV względem ziemi, podnosisz komponent, który ma potencjał uziemienia przez (powiedzmy) doprowadzenie bramki.

Przewodzące opakowanie zwiera wszystkie szpilki razem. To, co robisz, to przede wszystkim doprowadzenie torby przewodzącej do swojego potencjału . Prąd ładowania, który musi wpłynąć do elementu, powoduje to przez wszystkie styki, więc nie powoduje uszkodzenia elementu.

Powiedzmy, że izolowany karton komponentów w torbach przewodzących ładowanych do 100kV dociera do twojego stanowiska pracy. Ty i stacja robocza jesteście uziemieni. Otwierasz karton i jak tylko dotkniesz torby składowej, prąd przepływa między tobą a torbą, aby rozładować ją do potencjału ziemi. Tymczasem worek utrzymał wszystkie styki komponentu na tym samym potencjale, więc na element nie zostanie przyłożone szkodliwe napięcie. Teraz ty i komponent macie ten sam potencjał, możecie otworzyć i dotknąć.

Dlaczego komponent osiągnął napięcie 100kV? Z pewnością druga fabryka nie różni się tak bardzo od twojej? Nie, ale ostatnia część podróży mogła być przeprowadzona przez faceta w nylonowych butach. Gdy rzeczy są odpowiednio zapakowane, nie ma znaczenia, czy pośrednie etapy podróży przeniosą je w inny sposób niż na ziemię.

Mamy nadzieję, że twoje części zostaną zapakowane w tacę lub torbę rozpraszającą wyładowania elektrostatyczne. Następnie, gdy odłożysz je na matę ESD w laboratorium, wszelkie nagromadzone na nich ładunki mogą spłynąć przez opakowanie i matę. Nie rozładują się wystarczająco szybko, aby uszkodzić elementy, ponieważ zarówno torba, jak i mata mają znaczny opór (1 megahm do ziemi jest wspólny dla mat ESD i pasków na nadgarstek).

Rozumiem, że rzeczy związane z bezpieczeństwem ESD mają na celu doprowadzenie wszystkiego, co może dotknąć komponentu, do tej samej energii potencjalnej elektrycznej

Właśnie wtedy masz rację.

ziemia.

I tu się mylisz. Nie ma czegoś takiego jak „uniwersalny grunt”. Nawet Ziemia nie jest. Po prostu wybierasz punkt obwodu i mówisz „Niniejszym, dzięki mocy powierzonej mi przez Naukę Inżynierii Elektrycznej, ogłaszam cię jako Ziemię, a wszystkie inne podstawy jako nieważne”. i zamiast miecza dotykasz go rzeczą bezpieczeństwa ESD. Otóż ​​to.

Nie ma znaczenia, czy twoje uziemienie jest takie samo, czy 1000 V różni się od uziemienia, którego używali w fabryce. Jak już wspomniano, bezpieczny sprzęt ESD ma na celu doprowadzenie część bezpiecznie (czytaj: powoli) do swojej ziemi.

Logicznym rozszerzeniem tego byłoby wysłanie zamiennej płytki drukowanej na ISS lub satelitę, gdzie „ziemia” w sensie tego, na czym stoisz, jest daleko i oddzielona próżnią. Duże ładunki mogą narastać w przestrzeni kosmicznej , więc będzie znaczna różnica potencjałów. W sensie elektrycznym nie ma problemu, pod warunkiem, że odpowiednio złączysz oba uziemienia (powoli przez znaczny opór i bez powodowania dużej różnicy potencjałów w obwodzie - patrz odpowiedź Neil_UK)

Podstawowa elektrostatyka: jeśli worek, metalowa skrzynka lub jakiś inny przewodzący pojemnik całkowicie otacza jakiś obiekt, potencjał tego obiektu wynosi zero, niezależnie od tego, czy jest on podłączony do uziemienia, czy do źródła zasilania 10KV. (Podejrzewam, że istnieje wyjątek dla prądu przemiennego o wysokiej częstotliwości, ale możemy to zignorować.)

Gdy przedmiot jest pakowany w fabrykę, worek jest uziemiany do fabryki w celu przeniesienia. Może przechodzić przez kilka tysięcy woltów wahań między tym miejscem a miejscem, w którym się znajdujesz, ale potencjał między dowolnymi dwoma punktami w torbie jest wciąż zerowy.

Po otrzymaniu torby najpierw uziemisz ją na ziemi, a następnie otwórz. Gdy ręka sięga w nią, jest zero w stosunku do uziemienia biurka, ponieważ zapewnia to pasek na nadgarstek, a element znajduje się na uziemieniu biurka, ponieważ torba (i wszystko w niej) jest również uziemiona do biurka.