Unterscheidet sich mein Boden nicht vom Boden der Fabrik?

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Ich verstehe, dass ESD-Sicherheitsvorkehrungen (Matten, Handgelenkbänder, speziell gekennzeichnete Lötkolben) so ausgelegt sind, dass alles, was ein Bauteil berühren kann, auf das gleiche elektrische Potential gebracht wird - Masse.

Es erscheint jedoch unvernünftig zu erwarten, dass zwischen meinem Schreibtisch und der Fabrik, in der meine Komponenten hergestellt wurden, keine Spannung herrscht. Schließlich ist die Fabrik wahrscheinlich auf halbem Weg der Welt, und der Widerstand zwischen hier und da ist erheblich.

Nehmen wir an, eine Komponente wird sorgfältig verpackt und in einer dieser kleinen ESD-sicheren Taschen an mich versandt. Vor dem Öffnen der Tasche habe ich mich und meine Workstation sorgfältig geerdet. Trotzdem wird das Bauteil zerstört, sobald ich es berühre, da der Boden, an den ich mich gebunden habe, sich stark vom Boden unterscheidet, an dem das Bauteil bei seiner Herstellung gebunden war.

Welche Vorkehrungen werden dagegen getroffen? Ist es nur etwas, was theoretisch passieren kann, aber in der Praxis kein Problem ist?

Maxpm
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Der Erdboden ist im Grunde überall derselbe, außer wie gleich nach einem Blitzschlag ...
vicatcu
Ihre Komponente wurde von der Fabrik getrennt und schwebte daher in Relation dazu. Sobald es an Ihrem Boden befestigt ist, ist es in Bezug auf Sie geerdet. Die Spannung ist relativ.
Wesley Lee
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@WesleyLee Offensichtlich. Vermutlich bleibt die schwebende Komponente jedoch auf dem Potential, das sie beim letzten Anschließen an etwas zurückgelassen hat. Der Unterschied zwischen diesem Potential und meinem Potential ist die schädliche Spannung, von der ich spreche.
Maxpm
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@Maxpm Ich denke, das Element, das Sie vermissen, ist, dass ESD-Beutel nicht isolierend sind, sie in unterschiedlichem Maße leiten und so ausgelegt sind, dass sie statische Aufladung ableiten und verhindern. Die Komponente berührt den Beutel, sodass sie das gleiche Potenzial haben. Wenn Sie beim Berühren des Beutels ein anderes Potenzial haben, leitet der Beutel die Ladung harmlos ab. en.wikipedia.org/wiki/Antistatic_bag
Sam
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Wenn Sie bei einem seriösen Lieferanten einkaufen, erhalten Sie eine kleine Tüte Erde, auf der Sie beim Umgang mit den Komponenten stehen müssen.
Ian Bland

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Komponenten werden dadurch beschädigt, dass zwei oder mehr ihrer Stifte eine ausreichend große Potenzialdifferenz aufweisen. Wenn die Komponente ein leitfähiges Gehäuse oder Pad hat, gilt dies auch als „Stift“.

Es ist möglich, sie zu unterbrechen, indem versucht wird, sie über einen empfindlichen Stift auf ein neues Potential aufzuladen, während die Spannung der anderen Stifte über die Kapazität gegen Erde mehr oder weniger konstant gehalten wird. Dies kann die Situation sein, in der Sie, möglicherweise auf 15 kV in Bezug auf Masse aufgeladen, eine Komponente aufnehmen, die über die Gate-Leitung auf Massepotential liegt.

Die leitfähige Verpackung schließt alle Stifte zusammen. Was Sie tun, ist, den leitfähigen Beutel zuerst zu Ihrem Potential zu holen . Jeder Ladestrom, der in die Komponente fließen muss, fließt durch alle Stifte und beschädigt die Komponente nicht.

Nehmen wir an, ein isolierter Karton mit Bauteilen in leitfähigen Beuteln, die auf 100 kV aufgeladen sind, kommt an Ihrem Arbeitsplatz an. Sie und die Workstation sind geerdet. Sie öffnen den Karton und sobald Sie einen Komponentenbeutel berühren, fließt ein Strom zwischen Ihnen und dem Beutel, um ihn auf Erdpotential abzuleiten. Währenddessen hat der Beutel alle Komponentenstifte auf dem gleichen Potential gehalten, so dass keine schädliche Spannung über die Komponente angelegt wird. Jetzt haben Sie und die Komponente dasselbe Potenzial, das Sie öffnen und berühren können.

Warum hat das Bauteil 100kV erreicht? Sicherlich unterscheidet sich das andere Fabrikgelände nicht so von Ihrem? Nein, aber das letzte Stück der Reise könnte von einem Mann mit Nylonschuhen getragen worden sein. Wenn die Sachen richtig gepackt sind, spielt es keine Rolle, ob die Zwischenetappen der Reise auf einen möglichen Weg führen, der sich vom Boden unterscheidet.

Neil_UK
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Es fällt mir auf, wie manchmal die leitfähige Verpackung die Stifte kurzschließt. Wenn sie alle in einen statisch dissipativen Schaumstoffblock eingebettet wären, können wir natürlich erwarten, dass sie sich alle ungefähr gleichzeitig bewegen . Betrachten Sie jedoch den Fall einer Festplatte, die in einem antistatischen Beutel verpackt ist. Die Stifte berühren die Tasche wahrscheinlich nicht. In solchen Fällen würde ich davon ausgehen, dass etwas mehr Design zu berücksichtigen ist.
Cort Ammon - Reinstate Monica
@CortAmmon Ja, um Komplikationen zu vermeiden, habe ich bewusst nicht auf die Faraday-Abschirmwirkung des leitfähigen Gehäuses eingegangen, das im Inneren ein Nullfeld beibehält. Die Stifte müssen sie also nicht berühren.
Neil_UK
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Diese Antwort scheint mir allenfalls teilweise richtig zu sein. In einem typischen IC sind nicht alle Teile des Chips direkt mit den Pins verbunden. Selbst wenn Sie alle Stifte gleichzeitig erden, gibt es einen Übergangsstrom zwischen den Punkten, an denen die Stifte verbunden sind, und dem Rest des Chips. Wahrscheinlich nicht (fast) so viel, wie Sie hätten, wenn Sie nur einen Stift geerdet und die anderen durch den Chip entladen würden , aber immer noch einige. AFAICT, der wahre Grund, warum antistatische Beutel funktionieren, ist in der Antwort von The Photon zu finden: Sie sind hoch genug widerstandsfähig, um die Entladung auf eine sichere Geschwindigkeit zu verlangsamen.
Ilmari Karonen
Komponenten werden auch beschädigt, wenn das Gehäuse ein anderes Potenzial als die Stifte (oder andere Teile) aufweist. Das Kurzschließen der Stifte schützt nicht vor statischen Schäden - eine tödliche Lektion beim Umgang mit Feststoffraketenmotoren.
Brock Adams
Außerdem wird alles, was kapazitiv über das Komponentengehäuse gekoppelt ist, wahrscheinlich durch eine echte Erdung der Pins mit niedriger Impedanz erschwert ...
rackandboneman
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Hoffentlich sind Ihre Teile in einer ESD-ableitenden Schale oder einem Beutel verpackt. Wenn Sie sie dann in Ihrem Labor auf Ihre ESD-Matte ablegen, kann jede Ladung, die sich auf ihnen ansammelt, durch die Verpackung und die Matte abfließen. Sie werden nicht schnell genug entladen, um die Komponenten zu beschädigen, da sowohl die Tasche als auch die Matte einen erheblichen Widerstand aufweisen (1 Megaohm gegen Erde ist bei ESD-Matten und Handgelenkbändern üblich).

Das Photon
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Statisch empfindliche Teile sollten niemals in ableitenden Beuteln oder Schalen versandt werden, da sie nichts tun , um zu verhindern, dass ein statischer Schlag die Teile beschädigt. Die Teile können durch einen statischen Schlag durch dissapative Materialien zerstört werden. Alle Teile sollten in antistatischem Material versandt werden.
Keltari
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Ich verstehe, dass ESD-Sicherheitsvorkehrungen so ausgelegt sind, dass alles, was eine Komponente berühren kann, auf das gleiche elektrische Potential gebracht wird

Dann hast du recht.

Boden.

Und hier ist, wenn du falsch liegst. Es gibt keinen "universellen Grund". Nicht einmal die Erde ist. Wählen Sie einfach einen Punkt eines Stromkreises und sagen Sie: "Hiermit erkläre ich Sie durch die Kraft, die mir von Science of Electrical Engineering übertragen wurde, als den Grund und alle anderen Gründe für null und nichtig." und anstatt eines Schwertes fasst man es mit einem ESD-Sicherheits-Ding an. Das ist es.

Es spielt keine Rolle, ob Ihre Erdung gleich oder 1000 V anders ist als die Erdung, die sie im Werk verwendet haben. Wie Sie bereits gesagt haben, ist die ESD-sichere Ausrüstung so konzipiert, dass das Teil sicher (langsam) auf den Boden gebracht wird.

Agent_L
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Eine logische Erweiterung wäre das Senden einer Ersatzplatine an die ISS oder einen Satelliten, bei dem "Masse" im Sinne Ihrer Position weit entfernt und durch Vakuum getrennt ist. Im Weltraum können sich große Ladungen aufbauen , sodass ein erheblicher Potenzialunterschied besteht. In elektrischer Hinsicht gibt es kein Problem, solange Sie die beiden Erdungspunkte richtig zusammenführen (langsam durch einen signifikanten Widerstand und ohne eine große Potentialdifferenz im Stromkreis zu verursachen - siehe Antwort von Neil_UK).

Chris H
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Grundlegende Elektrostatik: Wenn ein Beutel, eine Metallbox oder ein anderer leitfähiger Behälter einen Gegenstand vollständig umgibt, ist das Potential dieses Gegenstands praktisch Null, unabhängig davon, ob er an Masse oder an eine 10-kV-Stromquelle angeschlossen ist. (Ich vermute, es gibt eine Ausnahme für Hochfrequenz-Wechselstrom, aber das können wir ignorieren.)

Wenn der Gegenstand in der Fabrik verpackt ist, wird der Beutel für die Übertragung auf die Fabrikmasse geerdet. Es kann durch mehrere tausend Volt Fluktuation zwischen dort und wo Sie sind gehen, aber das Potenzial zwischen zwei beliebigen Punkten in der Tasche ist immer noch Null.

Wenn Sie den Beutel erhalten, erden Sie ihn zuerst auf Ihrem Schreibtisch und öffnen ihn dann. Wenn Ihre Hand nach innen reicht, ist dies eine Null in Bezug auf den Schreibtischboden, da dies durch die Handschlaufe sichergestellt wird, und die Komponente befindet sich auf dem Schreibtischboden, da die Tasche (und alles darin) auch auf Ihrem Schreibtisch geerdet ist.

Heiße Licks
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Dies gilt nur für Gegenstände im Inneren des Beutels / der Box, die elektrisch damit verbunden sind. Wie @CortAmmon feststellt , kann das Laden / Entladen des Beutels einen potenziellen Unterschied zwischen verschiedenen Dingen im Beutel hervorrufen , wenn einige Teile den Beutel berühren, andere jedoch isoliert sind. (Kein Isolator ist perfekt, aber der Ladevorgang kann sehr lange dauern.) Aus diesem Grund gibt es nicht nur Taschen, sondern auch leitfähige Schalen.
Peter Cordes
Wenn Sie ein Objekt in den Beutel legen, das jedoch von diesem isoliert ist, erhöhen Sie das Potenzial des versiegelten Beutels. Das Potenzial des Objekts wird um einen ähnlichen Betrag erhöht.
Hot Licks