Statické poškození elektřiny je stále obrovským problémem s elektronikou
Všichni jsme slyšeli upozornění, abychom se ujistili, že jsme správně uzemněni při práci na našich elektronických zařízeních, ale snižovali technologický pokrok problém poškození statickou elektřinou nebo je stále tak převládající jako předtím? Dnešní příspěvek SuperUser Q & A obsahuje komplexní odpověď na zvědavou čtenářskou otázku.
Současná otázka a odpověď se k nám přicházejí s laskavým svolením SuperUseru - subdivize Stack Exchange, komunitně řízeného seskupení webových stránek Otázky a odpovědi.
Otázka
Reader SuperUser Ricku chce vědět, zda poškození statické elektřiny je stále obrovským problémem s elektronikou:
Slyšel jsem, že statická elektřina je velkým problémem pár před desetiletími. Je to stále velký problém? Jsem přesvědčen, že to je vzácné pro osobu, která má "smažit" počítačovou komponentu.
Je poškození statické elektřiny stále obrovským problémem s elektronikou?
Odpověď
SuperUser přispěvatel Argonauts má pro nás odpověď:
V průmyslu je označováno jako elektrostatické vybíjení (ESD) a je mnohem více problému, než kdy bylo; ačkoli byla poněkud zmírněna poměrně nedávným rozsáhlým přijetím politik a postupů, které pomáhají snižovat pravděpodobnost poškození výrobků ESD. Bez ohledu na to má dopad na elektronický průmysl větší než mnoho jiných průmyslových odvětví.
Je to také obrovské studijní téma a velmi složité, takže se jen dotknu několika bodů. Pokud máte zájem, existuje mnoho bezplatných zdrojů, materiálů a webových stránek věnovaných tomuto tématu. Mnoho lidí věnuje svou kariéru této oblasti. Výrobky poškozené systémem ESD mají velmi reálný a velmi velký dopad na všechny společnosti zabývající se elektronikou, ať už se jedná o výrobce, návrháře nebo "spotřebitele", a stejně jako mnoho věcí, které se v průmyslu zabývají,
Z Asociace ESD:
Jelikož se zařízení a velikost jejich vlastností neustále zmenšují, stávají se náchylnějšími na poškození ESD, což má smysl po trochu myšlení. Mechanická pevnost materiálů používaných k budování elektroniky obecně klesá s tím, jak se jejich velikost snižuje, stejně jako schopnost materiálu odolávat rychlým teplotním změnám, obvykle označovaným jako tepelná hmota (stejně jako u makroobjemových objektů). Okolo roku 2003 byly nejmenší velikosti prvků v rozmezí 180 nm a nyní se blížíme k rychlosti 10 nm.
Událost ESD, která by před 20 lety byla neškodná, by mohla potenciálně zničit moderní elektroniku. U tranzistorů je materiál brány často obětí, ale jiné proudové nosné prvky mohou být také odpařovány nebo roztaveny. Pájka na čipů IC (povrchová montáž, která je ekvivalentní jako kuličková mřížka v dnešní době mnohem častější) na desce plošných spojů může být roztavena a samotný křemík má některé kritické vlastnosti (zejména jeho dielektrickou hodnotu), které lze měnit vysokou teplotou . Vezme se úplně, může měnit obvod od polovodiče až po vždy-vodič, který obvykle končí jiskrou a špatnou vůní, když je čip zapnutý.
Menší velikosti prvků jsou téměř úplně pozitivní z většiny hledisek metrik ; jako jsou provozní / časové rychlosti, které lze podpořit, spotřebu energie, těsně spojené generování tepla apod., ale citlivost na poškození, která by jinak byla považována za triviální množství energie, se také výrazně zvyšuje s tím, Ochrana ESD je dnes vestavěna do mnoha elektronik, ale pokud máte v integrovaném obvodu 500 miliard tranzistorů, není to traktovatelný problém, který by určil, jaká cesta statický výboj bude mít 100% jistotu.
Lidské tělo je někdy modelováno (Lidský tělový model, HBM), který má 100 až 250 picofarád kapacity. V tomto modelu se napětí může dostat tak vysoko (v závislosti na zdroji) jako 25 kV (ačkoli někteří tvrdí jen tolik vysoko jako 3 kV). Při použití větších čísel by osoba měla energii "dobití" přibližně 150 milijulů. Plně nabitý člověk by o něm obvykle nevěděl a dostane se za zlomek vteřiny během první dostupné pozemní cesty, často elektronického zařízení.
Všimněte si, že tato čísla předpokládají, že osoba nemá na sobě oděv schopný nést dodatečný poplatek, což je normální případ. Existují různé modely pro výpočet rizik ESD a energetické úrovně, a to velmi poměrně matoucí, protože se zdá, že v některých případech navzájem odporují. Zde je odkaz na vynikající diskusi o mnoha normách a modelech.
Bez ohledu na specifickou metodu, která se používá k výpočtu, není a jistě nezní jako moc energie, ale je více než dostatečné zničit moderní tranzistor. Pro kontext je jeden joule energie ekvivalentní (podle Wikipedie) energii potřebné k zvednutí středně velkých rajčat (100 gramů) o jeden metr svisle od povrchu Země.
To je na "nejhorším scénáři" strana události ESD pouze pro člověka, kde člověk nese náboj a vypouští ho do náchylného zařízení. Napětí, které je vysoké z relativně nízkého množství náboje, nastane, když je osoba velmi špatně uzemněna. Klíčovým faktorem toho, co a kolik se poškodí, není vlastně náboj nebo napětí, ale proud, který v tomto kontextu lze považovat za to, jak nízká je odolnost elektronického zařízení vůči zemi.
Lidé pracující kolem elektroniky jsou obvykle uzemněny pomocí popruhů na zápěstí a / nebo uzemňovacích pásů na nohou. Nejsou "šortky" pro uzemnění; odpor je dimenzován tak, aby zabránil tomu, aby pracovníci sloužili jako bleskojistky (snadno se dostanou elektrickým proudem). Pásky na zápěstí jsou typicky v rozsahu 1M Ohm, ale to stále umožňuje rychlé vybíjení jakékoli nahromaděné energie. Kapacitní a izolované předměty spolu s jakýmikoli jinými materiály vytvářejícími nebo skladujícími náboje jsou izolovány z pracovních oblastí, jako jsou polystyren, bublinkové obaly a plastové kelímky.
Existují doslova nespočet dalších materiálů a situací, které mohou vést k poškození ESD pozitivní a negativní relativní rozdíly náboje) na zařízení, kde samotné lidské tělo nenese náboj "vnitřně", ale jen usnadňuje jeho pohyb. Příkladem karikatury by měl být vlněný svetr a ponožky při procházce kobercem a následné zvedání nebo dotýkání se kovového předmětu. To vytváří výrazně vyšší množství energie než samotné tělo může uložit.
Jeden poslední bod o tom, jak málo energie potřebuje k poškození moderní elektroniky. 10nm tranzistor (který není dosud běžný, ale bude to v příštích několika letech) má tloušťku brány menší než 6 nm, která se blíží tomu, co říkají monovrstvu (jediná vrstva atomů).
Jedná se o velmi složitý předmět a množství poškození, které může způsobit událost ESD na zařízení, je obtížné předvídat kvůli obrovskému počtu proměnných, včetně rychlosti vypouštění (kolik odporu existuje mezi nábojem a zemí) , počet cest do země přes zařízení, vlhkost a okolní teploty a mnoho dalších. Všechny tyto proměnné mohou být připojeny k různým rovnicím, které mohou modelovat dopad, ale nejsou příliš přesné při předvídání skutečných škod, ale lépe při vytváření možných škod z události.
V mnoha případech je to velmi specifické odvětví (myslíte na lékařský nebo kosmický výzkum), katastrofická porucha způsobená ESD je mnohem lepší výsledek než událost ESD, která prochází výrobou a testováním bez povšimnutí. Neviditelné události ESD mohou způsobit velmi malou vadu nebo snad lehce zhoršit již existující a nedetekovatelnou latentní vadu, která se v obou scénářích může časem zhoršovat buď z důvodu dalších malých událostí ESD, nebo jen z běžného použití. při katastrofickém a předčasném selhání zařízení v uměle zkrácené době, kterou nelze předpovědět modely spolehlivosti (které jsou základem pro plány údržby a náhrady). Kvůli tomuto nebezpečí je snadné myslet na hrozné situace (např. Kardiostimulátorův mikroprocesor nebo nástroje řízení letu), přijít s způsoby testování a modelování latentních defektů vyvolaných ESD je v současné době hlavní oblastí výzkumu.
Pro spotřebitele, který nepracuje nebo neví příliš mnoho o výrobě elektroniky, se nemusí zdát problémem. V době, kdy je většina elektroniky balena k prodeji, existuje mnoho ochranných opatření, která by zabránila větším poškozením ESD. Citlivé součásti jsou fyzicky nepřístupné a jsou k dispozici pohodlnější cesty k zemi (tj. Počítačový podvozek je připevněn k zemi, vybíjení ESD do něj téměř jistě nepoškodí procesor uvnitř skříně, ale místo toho má nejnižší cestu odporu k zem napájecím zdrojem a napájecím zdrojem ve zdi). Alternativně nejsou k dispozici žádné rozumné proudové cesty; mnoho mobilních telefonů má nevodivé exteriéry a má pouze pozemní cestu při nabití.
Pro záznam musím absolvovat školení ESD každé tři měsíce, takže mohu jen pokračovat. Ale myslím, že by to mělo stačit k odpovědi na vaši otázku. Věřím, že všechno v této odpovědi musí být přesné, ale rád bych doporučil, abyste si ji přímo přečetli, abyste se lépe seznámili s tímto jevem, pokud jsem nezničil vaši zvědavost pro dobro.
Jedna věc, kterou lidé najdou proti-intuici, je tašky, které často vidíte v elektronice uložené a dodané (antistatické sáčky), jsou také vodivé. Antistatická znamená, že materiál nebude shromažďovat žádný smysluplný náboj z interakce s jinými materiály. Ale ve světě ESD je stejně důležité (v co největší možné míře), že všechno má stejné referenční napětí na zemi.
Pracovní plochy (ESD rohože), ESD tašky a další materiály jsou obvykle drženy vázány na společný nebo jednoduše nemají izolovaný materiál mezi nimi, nebo výslovněji zapojením dráh s nízkým odporem do země mezi všemi pracovními stoly; konektory pro pracovní zápěstí, podlahu a některé vybavení. Zde jsou bezpečnostní otázky. Pokud pracujete s vysokými výbušninami a elektronikou, vaše zápěstní pásmo by mohlo být spojeno přímo se zemí, nikoliv s 1M Ohm rezistorem. Pokud pracujete s velmi vysokým napětím, vůbec byste se nezařizovali.
Zde je citace na náklady na ESD od společnosti Cisco, což může být dokonce trochu konzervativní, protože vedlejší škody z selhání pole pro společnost Cisco typicky nevedou ke ztrátě života, což může zvýšit počet 100x podle řádů:
Musíte něco přidat k vysvětlení? Zní to v komentářích. Chcete se dozvědět více odpovědí od ostatních uživatelů technologie Stack Exchange? Podívejte se na celý diskusní příspěvek zde.
Použijte ruční brzdu ke kompresi velkých souborů videa pro přehrávání na tabletu nebo na telefonu
ÚLožný prostor na telefonu nebo tabletu je prémiový a nemůžete jej zaplnit banda velké soubory videa. Naštěstí můžete pomocí ruční brzdy zmenšit velké soubory videa na menší; více se hodí, a ty se budeš bát déle! Jednoduchá pravda je, že skladování zařízení stojí docela penny. Není to proto, že to stojí za výrobu více, po tom všem můžete vyzvednout 32GB micro SD kartu kdekoli od $ 15 do $ 25.
Nekončí tam. Stává se to iu jiných produktů. Ať už se jedná o značkové oblečení nebo nealkoholické nápoje, producenti televizí a filmů zakrývají loga produktů nebo (jak tomu bývá v případě reality v televizi) rozmazání loga. Praxe, při níž se používá jednoduchý kousek pásku k zastírání loga, se běžně nazývá "greeking" a je značně levnější než používání počítače pro pixelování loga.
