स्थैतिक बिजली का उत्पादन तंत्र

आमतौर पर स्थैतिक बिजली घर्षण या प्रेरण के कारण उत्पन्न होती है।

घर्षणात्मक स्थैतिक बिजली दो वस्तुओं के बीच संपर्क, घर्षण या अलगाव के दौरान उत्पन्न विद्युत आवेशों की गति से उत्पन्न होती है। कंडक्टरों के बीच घर्षण से निकलने वाली स्थैतिक बिजली आमतौर पर कंडक्टरों की मजबूत चालकता के कारण अपेक्षाकृत कमजोर होती है। घर्षण से उत्पन्न आयन तेजी से एक साथ आगे बढ़ेंगे और घर्षण प्रक्रिया के दौरान और अंत में बेअसर हो जाएंगे। इन्सुलेटर के घर्षण के बाद, एक उच्च इलेक्ट्रोस्टैटिक वोल्टेज उत्पन्न हो सकता है, लेकिन चार्ज की मात्रा बहुत कम होती है। यह इन्सुलेटर की भौतिक संरचना द्वारा ही निर्धारित होता है। एक इन्सुलेटर की आणविक संरचना में, इलेक्ट्रॉनों के लिए परमाणु नाभिक के बंधन से मुक्त होकर स्वतंत्र रूप से घूमना मुश्किल होता है, इसलिए घर्षण के परिणामस्वरूप केवल थोड़ी मात्रा में आणविक या परमाणु आयनीकरण होता है।

आगमनात्मक स्थैतिक बिजली एक विद्युत क्षेत्र है जो किसी वस्तु में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की क्रिया के तहत इलेक्ट्रॉनों की गति से बनता है जब वस्तु विद्युत क्षेत्र में होती है। आगमनात्मक स्थैतिक बिजली आमतौर पर केवल कंडक्टरों पर ही उत्पन्न की जा सकती है। इंसुलेटर पर स्थानिक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के प्रभाव को नजरअंदाज किया जा सकता है।

इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज तंत्र

क्या कारण है कि 220V मेन बिजली लोगों को मार सकती है, लेकिन लोगों पर हजारों वोल्ट उन्हें नहीं मार सकती? संधारित्र पर वोल्टेज निम्नलिखित सूत्र से मिलता है: U=Q/C। इस सूत्र के अनुसार, जब धारिता छोटी होती है और आवेश की मात्रा छोटी होती है, तो उच्च वोल्टेज उत्पन्न होगा। “आम तौर पर, हमारे शरीर और हमारे आस-पास की वस्तुओं की धारिता बहुत छोटी होती है। जब विद्युत आवेश उत्पन्न होता है, तो विद्युत आवेश की थोड़ी मात्रा भी उच्च वोल्टेज उत्पन्न कर सकती है। विद्युत आवेश की छोटी मात्रा के कारण, डिस्चार्ज करते समय, उत्पन्न धारा बहुत छोटी होती है, और समय बहुत कम होता है। वोल्टेज को बनाए नहीं रखा जा सकता है, और करंट बहुत कम समय में गिर जाता है। “क्योंकि मानव शरीर एक इन्सुलेटर नहीं है, जब डिस्चार्ज पथ होता है, तो पूरे शरीर में जमा हुए स्थैतिक चार्ज एकत्रित हो जाएंगे। इसलिए, ऐसा महसूस होता है जैसे करंट अधिक है और बिजली का झटका महसूस होता है।'' मानव शरीर और धातु की वस्तुओं जैसे कंडक्टरों में स्थैतिक बिजली उत्पन्न होने के बाद, डिस्चार्ज करंट अपेक्षाकृत बड़ा होगा।

अच्छे इन्सुलेशन गुणों वाली सामग्रियों के लिए, एक यह है कि उत्पन्न विद्युत आवेश की मात्रा बहुत कम है, और दूसरा यह है कि उत्पन्न विद्युत आवेश का प्रवाह करना मुश्किल है। यद्यपि वोल्टेज अधिक है, जब कहीं कोई डिस्चार्ज पथ होता है, तो केवल संपर्क बिंदु पर और पास की एक छोटी सीमा के भीतर चार्ज प्रवाहित और डिस्चार्ज हो सकता है, जबकि गैर संपर्क बिंदु पर चार्ज डिस्चार्ज नहीं हो सकता है। इसलिए, हजारों वोल्ट के वोल्टेज के साथ भी, डिस्चार्ज ऊर्जा भी नगण्य है।

इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को स्थैतिक बिजली के खतरे

स्थैतिक बिजली हानिकारक हो सकती हैनेतृत्व कियायह न केवल एलईडी का अनूठा "पेटेंट" है, बल्कि आमतौर पर सिलिकॉन सामग्री से बने डायोड और ट्रांजिस्टर भी उपयोग किया जाता है। यहां तक ​​कि इमारतें, पेड़ और जानवर भी स्थैतिक बिजली से क्षतिग्रस्त हो सकते हैं (बिजली स्थैतिक बिजली का एक रूप है, और हम यहां इस पर विचार नहीं करेंगे)।

तो, स्थैतिक बिजली इलेक्ट्रॉनिक घटकों को कैसे नुकसान पहुँचाती है? मैं बहुत दूर नहीं जाना चाहता, केवल अर्धचालक उपकरणों के बारे में बात कर रहा हूं, लेकिन डायोड, ट्रांजिस्टर, आईसी और एलईडी तक ही सीमित हूं।

सेमीकंडक्टर घटकों को बिजली से होने वाली क्षति में अंततः करंट शामिल होता है। विद्युत धारा के प्रभाव में, गर्मी के कारण उपकरण क्षतिग्रस्त हो जाता है। यदि करंट है तो वोल्टेज भी अवश्य होगा। हालाँकि, सेमीकंडक्टर डायोड में पीएन जंक्शन होते हैं, जिनमें एक वोल्टेज रेंज होती है जो आगे और पीछे दोनों दिशाओं में करंट को रोकती है। आगे की संभावित बाधा कम है, जबकि रिवर्स संभावित बाधा बहुत अधिक है। एक सर्किट में, जहां प्रतिरोध अधिक होता है, वोल्टेज केंद्रित होता है। लेकिन एलईडी के लिए, जब वोल्टेज को एलईडी पर आगे लागू किया जाता है, जब बाहरी वोल्टेज डायोड के थ्रेशोल्ड वोल्टेज (सामग्री बैंड गैप चौड़ाई के अनुरूप) से कम होता है, तो कोई आगे की धारा नहीं होती है, और वोल्टेज सभी पर लागू होता है पीएन जंक्शन. जब वोल्टेज को एलईडी पर रिवर्स में लागू किया जाता है, जब बाहरी वोल्टेज एलईडी के रिवर्स ब्रेकडाउन वोल्टेज से कम होता है, तो वोल्टेज पूरी तरह से पीएन जंक्शन पर भी लागू होता है। इस समय, एलईडी, ब्रैकेट, पी क्षेत्र या एन क्षेत्र के दोषपूर्ण सोल्डर जोड़ में कोई वोल्टेज ड्रॉप नहीं है! क्योंकि वहां कोई करंट नहीं है. पीएन जंक्शन टूटने के बाद, बाहरी वोल्टेज सर्किट पर सभी प्रतिरोधों द्वारा साझा किया जाता है। जहां प्रतिरोध अधिक होता है, वहां भाग द्वारा वहन किया जाने वाला वोल्टेज अधिक होता है। जहां तक ​​एलईडी का सवाल है, यह स्वाभाविक है कि पीएन जंक्शन अधिकांश वोल्टेज सहन करता है। पीएन जंक्शन पर उत्पन्न तापीय शक्ति इसके पार वोल्टेज ड्रॉप को वर्तमान मान से गुणा करती है। यदि वर्तमान मान सीमित नहीं है, तो अत्यधिक गर्मी पीएन जंक्शन को जला देगी, जो अपना कार्य खो देगी और प्रवेश कर जाएगी।

आईसी स्थैतिक बिजली से अपेक्षाकृत क्यों डरते हैं? चूँकि IC में प्रत्येक घटक का क्षेत्रफल बहुत छोटा होता है, प्रत्येक घटक की परजीवी धारिता भी बहुत छोटी होती है (अक्सर सर्किट फ़ंक्शन के लिए बहुत छोटी परजीवी धारिता की आवश्यकता होती है)। इसलिए, इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज की एक छोटी मात्रा एक उच्च इलेक्ट्रोस्टैटिक वोल्टेज उत्पन्न करेगी, और प्रत्येक घटक की शक्ति सहनशीलता आमतौर पर बहुत छोटी होती है, इसलिए इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज आईसी को आसानी से नुकसान पहुंचा सकता है। हालाँकि, सामान्य असतत घटक, जैसे कि साधारण छोटे पावर डायोड और छोटे पावर ट्रांजिस्टर, स्थैतिक बिजली से बहुत डरते नहीं हैं, क्योंकि उनका चिप क्षेत्र अपेक्षाकृत बड़ा होता है और उनकी परजीवी क्षमता अपेक्षाकृत बड़ी होती है, और उन पर उच्च वोल्टेज जमा करना आसान नहीं होता है। उन्हें सामान्य स्थैतिक सेटिंग्स में। कम शक्ति वाले एमओएस ट्रांजिस्टर अपनी पतली गेट ऑक्साइड परत और छोटे परजीवी कैपेसिटेंस के कारण इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षति का खतरा रखते हैं। वे आमतौर पर पैकेजिंग के बाद तीन इलेक्ट्रोडों में शॉर्ट-सर्किट होने के बाद फैक्ट्री छोड़ देते हैं। उपयोग में, वेल्डिंग पूरा होने के बाद अक्सर छोटे मार्ग को हटाने की आवश्यकता होती है। उच्च-शक्ति एमओएस ट्रांजिस्टर के बड़े चिप क्षेत्र के कारण, साधारण स्थैतिक बिजली उन्हें नुकसान नहीं पहुंचाएगी। तो आप देखेंगे कि पावर एमओएस ट्रांजिस्टर के तीन इलेक्ट्रोड शॉर्ट सर्किट से सुरक्षित नहीं हैं (शुरुआती निर्माताओं ने फैक्ट्री छोड़ने से पहले उन्हें शॉर्ट सर्किट कर दिया था)।

एक एलईडी में वास्तव में एक डायोड होता है, और इसका क्षेत्र आईसी के भीतर प्रत्येक घटक के सापेक्ष बहुत बड़ा होता है। इसलिए, एल ई डी की परजीवी क्षमता अपेक्षाकृत बड़ी है। इसलिए, सामान्य स्थितियों में स्थैतिक बिजली एलईडी को नुकसान नहीं पहुंचा सकती है।

सामान्य स्थितियों में, विशेष रूप से इंसुलेटर पर, इलेक्ट्रोस्टैटिक बिजली में उच्च वोल्टेज हो सकता है, लेकिन डिस्चार्ज चार्ज की मात्रा बेहद कम होती है, और डिस्चार्ज करंट की अवधि बहुत कम होती है। कंडक्टर पर प्रेरित इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज का वोल्टेज बहुत अधिक नहीं हो सकता है, लेकिन डिस्चार्ज करंट बड़ा और अक्सर निरंतर हो सकता है। यह इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए बहुत हानिकारक है।

स्थैतिक बिजली नुकसान क्यों पहुँचाती है?एलईडी चिप्सअक्सर नहीं होता

आइए एक प्रायोगिक घटना से शुरुआत करें। एक धातु की लोहे की प्लेट में 500V स्थैतिक विद्युत प्रवाहित होती है। एलईडी को धातु की प्लेट पर रखें (निम्नलिखित समस्याओं से बचने के लिए प्लेसमेंट विधि पर ध्यान दें)। क्या आपको लगता है कि एलईडी ख़राब हो जाएगी? यहां, एक एलईडी को नुकसान पहुंचाने के लिए, इसे आमतौर पर इसके ब्रेकडाउन वोल्टेज से अधिक वोल्टेज के साथ लागू किया जाना चाहिए, जिसका अर्थ है कि एलईडी के दोनों इलेक्ट्रोड को एक साथ धातु की प्लेट से संपर्क करना चाहिए और ब्रेकडाउन वोल्टेज से अधिक वोल्टेज होना चाहिए। चूँकि लोहे की प्लेट एक अच्छा चालक है, इसके पार प्रेरित वोल्टेज बराबर होता है, और तथाकथित 500V वोल्टेज जमीन के सापेक्ष होता है। इसलिए, एलईडी के दो इलेक्ट्रोड के बीच कोई वोल्टेज नहीं है, और स्वाभाविक रूप से कोई क्षति नहीं होगी। जब तक आप एलईडी के एक इलेक्ट्रोड को लोहे की प्लेट से संपर्क नहीं करते हैं, और दूसरे इलेक्ट्रोड को कंडक्टर (बिना इंसुलेटिंग दस्ताने के हाथ या तार) के साथ जमीन या अन्य कंडक्टर से नहीं जोड़ते हैं।

उपरोक्त प्रायोगिक घटना हमें याद दिलाती है कि जब एक एलईडी इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र में होती है, तो एक इलेक्ट्रोड को इलेक्ट्रोस्टैटिक बॉडी से संपर्क करना चाहिए, और दूसरे इलेक्ट्रोड को क्षतिग्रस्त होने से पहले जमीन या अन्य कंडक्टर से संपर्क करना चाहिए। वास्तविक उत्पादन और अनुप्रयोग में, एलईडी के छोटे आकार के साथ, ऐसी संभावना कम ही होती है कि ऐसी चीजें होंगी, खासकर बैचों में। आकस्मिक घटनाएँ संभव हैं। उदाहरण के लिए, एक एलईडी इलेक्ट्रोस्टैटिक बॉडी पर है, और एक इलेक्ट्रोड इलेक्ट्रोस्टैटिक बॉडी से संपर्क करता है, जबकि दूसरा इलेक्ट्रोड बस निलंबित है। इस समय, कोई निलंबित इलेक्ट्रोड को छूता है, जिससे क्षति हो सकती हैनेतृत्व में प्रकाश.

उपरोक्त घटना हमें बताती है कि इलेक्ट्रोस्टैटिक समस्याओं को नजरअंदाज नहीं किया जा सकता है। इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज के लिए एक प्रवाहकीय सर्किट की आवश्यकता होती है, और यदि स्थैतिक बिजली है तो कोई नुकसान नहीं है। जब बहुत कम मात्रा में रिसाव होता है, तो आकस्मिक इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षति की समस्या पर विचार किया जा सकता है। यदि यह बड़ी मात्रा में होता है, तो यह चिप संदूषण या तनाव की समस्या होने की अधिक संभावना है।