Làm thế nào để ngăn chặn tĩnh điện nghiêm trọng?
Đầu tiên, tĩnh điện có mặt khắp nơi
Một chất được tạo thành từ các nguyên tử, có neutron không tích điện, proton tích điện dương và electron tích điện âm. Trong điều kiện bình thường, các proton và electron trong một nguyên tử có số lượng bằng nhau và các điện tích dương và âm được cân bằng, do đó hiện tượng bên ngoài được thể hiện là không tích điện. Khi hai vật thể cọ sát vào nhau, nhiệt sinh ra làm tăng mức năng lượng điện tử, làm cho các electron không hoạt động trở thành các electron hoạt động dễ thoát ra. Các electron như vậy có thể được truyền từ vật này sang vật khác, do đó hai vật thể ban đầu trung tính trở thành vật tích điện, đó là hiện tượng "phát điện ma sát" mà chúng ta quen thuộc.
Trong quá trình tạo ra điện ba, lượng chuyển điện tử và tốc độ truyền không chỉ liên quan đến sự khác biệt về tính chất vật liệu, mà còn liên quan đến nhiệt độ và độ ẩm của địa điểm. Vào mùa thu và mùa đông, do độ ẩm không khí thấp, lực nhớt giữa các phân tử nhỏ, tốc độ di chuyển được tăng tốc và tĩnh điện dễ dàng được tạo ra. Không chỉ luồng không khí tạo ra tĩnh điện, mà chúng ta còn tạo ra tĩnh điện khi chúng ta đi quanh sàn nhà, xoay ghế xoay, chuyển ngăn kéo, lấy bút giấy, di chuyển chuột, v.v., để các vật thể này và cơ thể con người mang điện tích tĩnh.
Ngoài phát điện ma sát, còn có các nguyên nhân tĩnh điện như "phát điện cảm ứng" và "phát điện điện dung" trong thiết bị điện. Tĩnh điện được tạo ra bởi hai phương pháp trên ngay cả khi không có tiếp xúc xảy ra giữa các thiết bị, mạch, cấu trúc kim loại và phi kim loại. Như đã nói, không có con chim nào ở trên núi, nhưng cảm ứng tĩnh điện giữa các vật thể có thể xảy ra ngay cả khi chúng cách nhau một khoảng cách: Màn hình theo dõi CRT như một nguồn cảm ứng cũng sẽ tạo ra tĩnh điện trên cơ thể, làm cho khuôn mặt của chúng ta bụi bặm; Do điện dung ký sinh giữa các dây song song, điện tích cũng được truyền giữa nhau.
Một loạt các phương pháp phát điện tĩnh gây ra tĩnh điện ở mọi nơi trong môi trường của chúng ta. Nếu chúng ta sống trong một thế giới tĩnh điện, đó không phải là một sự cường điệu.
Thứ hai, ESD là kẻ giết người vô hình của máy tính
Có nhiều cấp độ tĩnh điện khác nhau trong môi trường xung quanh và thậm chí cả cơ thể chúng ta. Khi tĩnh điện tích lũy đến một mức độ nhất định, sự phóng điện tĩnh xảy ra. Quá trình ESD là một quá trình truyền tải điện tĩnh giữa các vật thể ở các điện thế khác nhau, cường độ bị ảnh hưởng bởi lượng điện và khoảng cách của các vật thể. Hiện tượng sét trong tự nhiên là một hiện tượng điển hình trong điều kiện khí hậu đối lưu mạnh. Năng lượng khổng lồ được giải phóng ngay lập tức có thể làm ion hóa không khí đi qua dòng sét, khiến không khí trở thành một kênh dẫn có điện trở thấp, tạo thành một dòng và cực cực mạnh. Nhiệt độ cao và sức tàn phá lớn.
Hiện tượng ESD trong cuộc sống hàng ngày xảy ra thường xuyên. Mặc dù nó không mạnh như sét, nhưng sẽ có phóng điện kiểu tia lửa, không chỉ đi kèm với âm thanh của "âm thanh", mà còn lấp lánh. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi điện áp lớn hơn 8000V, có thể nhìn thấy ánh sáng phát ra từ ESD. Khi điện áp lớn hơn 6000V, có thể nghe thấy âm thanh phóng điện của ESD; khi điện áp lớn hơn 3000V, có thể cảm nhận được ESD; khi điện áp tĩnh thấp hơn 3000V, quá trình ESD cũng sẽ xảy ra, nhưng chúng ta không cảm thấy điều đó. Nói cách khác, nhiều quy trình ESD được thực hiện lặng lẽ.
ESD là kẻ giết người vô hình của máy tính. Tôi đã trải qua nhiều lỗi máy tính trong sự nghiệp bảo trì của tôi. Tôi không thể tìm ra lý do là gì. Lúc đó tôi cảm thấy không thể giải thích được, và bây giờ tôi nghĩ nó nên liên quan đến ESD. Khi điện áp tĩnh thấp, nhiễu điện do ESD tạo ra sẽ gây nhiễu mạch logic, gây ra bế tắc mạch logic (LatchUp) trong chip IC, dẫn đến lỗi truyền dữ liệu hoặc vận hành hoặc có thể gây ra thiệt hại vật lý nhẹ cho chip và lão hóa sớm. Hoặc tiềm năng thất bại; khi điện áp tĩnh vượt quá 250V, ESD có thể xuyên qua chip máy tính.
Khi áp dụng ESD cho chip máy tính, vì điện trở của mạch phóng điện thường nhỏ, dòng phóng điện tức thời của quá trình giải phóng điện tích lớn. Ví dụ, khi một dây cáp có tĩnh điện được cắm vào giao diện của máy tính, điện trở của mạch phóng điện gần như bằng 0 và dòng phóng điện lên đến vài chục ampe được hình thành. Khi một dòng điện cực đại lớn như vậy chảy từ một pin nhất định của chip, nó đủ để làm nóng chảy cục bộ, thổi các bóng bán dẫn và dây kim loại trong chip, gây mất chức năng vĩnh viễn của chip hoặc phá hủy lớp thụ động trong chip, làm giảm hiệu suất của chip. Sau khi chip bị hỏng, chúng ta không thể thấy bất kỳ thay đổi nào về ngoại hình, nhưng chúng ta vẫn có thể thấy mạch được thổi bằng cách sử dụng công cụ FESEM.
Ngày nay, chip CPU, chip bộ nhớ và chip mạch tích hợp quy mô lớn như Southbridge và Northbridge trên bo mạch chủ được sử dụng rộng rãi trong các vật liệu bán dẫn CMOS (composite kim loại oxit). Các thiết bị CMOS có tích hợp cao, chi phí thấp, tốc độ nhanh và tiêu thụ năng lượng. Lợi thế thấp, vì vậy nó được sử dụng trong một phạm vi rộng. Tuy nhiên, một điểm yếu chết người của các thiết bị CMOS là trở kháng đầu vào lớn và có thể dễ dàng bị phá vỡ bởi ESD. Khi công nghệ chip phát triển, tốc độ làm việc tăng lên, nhưng chip trở nên dễ bị tổn thương. Sự gia tăng tích hợp làm cho kích thước thiết bị ngày càng nhỏ hơn, chiều rộng kết nối giữa các thiết bị trở nên hẹp hơn và lớp thụ động trở nên mỏng hơn và mỏng hơn. Những yếu tố này làm cho chip nhạy hơn với phóng tĩnh điện. Một điện áp không quá cao có thể phá vỡ bóng bán dẫn và một dòng điện nhỏ xíu có thể thổi dây.
ESD đã trở thành sát thủ số một của máy tính ngày nay. Nghiên cứu của Intel cho thấy rằng ESD là mối nguy hiểm tiềm ẩn lớn nhất trong nhiều yếu tố gây ra lỗi máy tính. Gần một nửa các lỗi máy tính là do EOS / ESD (Hình 3). EOS đại diện cho căng thẳng điện (OverStress điện).
Tác động phá hủy của ESD trên máy tính được đặc trưng bởi sự che giấu, tiềm năng, tính ngẫu nhiên và độ phức tạp. Khi chúng ta tiếp xúc với bo mạch máy tính và chip, cho dù đó là tĩnh điện trên máy tính hay tĩnh điện trên cơ thể chúng ta, thì điều đó là có thể. Tại thời điểm tiếp xúc, có thể nói rằng không thể ngăn chặn.
Viết ở đây, não tôi đột nhiên phát ra một thiệt hại quy mô lớn đối với máy tính mà tôi đã trải nghiệm trong một quán cà phê Internet một năm trước. Có 40 máy trong quán cà phê Internet này, và nó đã bị hỏng gần một nửa trong vòng chưa đầy nửa năm. Sau khi kiểm tra, tôi thấy rằng không có vấn đề chất lượng với nguồn cung cấp điện quy định được sử dụng trong quán cà phê Internet. Tôi đã kiểm tra dây nối đất và thấy rằng mặc dù có một dây nối đất trong phòng, bên ngoài ngôi nhà chỉ được lái xuống đất với một thanh thép dài chưa đầy một mét. Và kết nối là gỉ. Sau khi chủ quán cà phê Internet thiết kế lại đường dây theo đề nghị của tôi, máy tính hiếm khi gặp sự cố.