Staatiline elekter (1)

Staatiline elekter

Kuidas tekib staatiline elekter?

Staatiline elekter tekib eriliigiliste materjalide hõõrdumisel (nt õhupalli hõõrumine vastu juuksed), samaliigiliste materjalide lahutamisel (nt teibi lahtirullimine), prootonid ja neutronid moodustavad aatomituuma, mille ümber keerlevad elektronid. Elektronid kanduvad ühelt materjalilt teisele, mõlemad materjalid laaduvad , üks negatiivse teine positiivse laenguga.
Olenevalt omadusest laaduda negatiivselt või positiivselt, saab materjalid paigutada nn triboelektrilisse järjestusse. Kooli füüsikatundide elektriosas ilmestatakse staatilise elektri tekkimist kõige sagedamini katsega , kus demonstreeritakse, kuidas pärast juuste kammimist väikesed paberitükid kammi külge hüppavad. 
Positiivselt laaduvad on näiteks:

• Õhk +Positiivselt laaduvad
  
• Inimese keha
  
• Inimese juuksed
  
• Vill
  
• Karusnahk
  
• Siid
  
• Paber
  

Tööstuses põhjustab staatiline elekter, õigemini staatilise elektrilaengu “maandumine” või potentsiaalide ühtlustumine märgatavaid probleeme ja kahju ning selle nähtuse ärahoidmiseks ja ennetaiseks tehakse suuri kulutusi. Üks põhiline tööstusharu , kus puututakse kokku ESD-ga (lühend inglise keelest - Electrostatic Discharge) on elektroonikatööstus. ESD võib põhjustada praaki elektroonikakomponentide veol , ladustamisel, tootmisprotsessis, seadme häälestamise ja hooldusremondi ajal. Tootja jaoks on kõige kahjulikum, kui viga ilmneb pärast seda, kui toodet on juba mõnda aega kasutatud. Sel juhul on staatilise elektri laeng oma töö teinud tootmistsüklis, tuleb ilmsiks aga alles mõne aja pärast tarbija käes. Elektroonikaseadet kahjustab just staatilise laengu potentsiaalide kiire ühtlustamine eri komponentide vahel.
Et tänapäeval on ühes kiibis ligi 100 miljonit transistori ja ühendusrajad nende vahel on 0,0005-0,0007 mm laiused , on arusaadav, et isegi 100- voldise staatilise potentsiaali kiire ühtlustumine on neile ohtlik. Inimene oma nahaga ei tunneta, elektroonikaseade on aga juba rivist väljas. Siin tuli juurde mõiste “kiirus”. Määrav on just nimelt potentsiaalide ühtlustumise kiirus. Kui ESD siirdub juhtivasse materjali, saab just see viga . Kui laengu siirdumine ei ole kontrollitud, tekib väga tugev vooluimpulss – 40 000 V potentsiaali korra kuni 70 A, seda väga lühikese aja (10-20 nanosekundi) jooksul.

Kuidas kaitsta staatilise elektri eest?

Ilma ESD-kaitseta on elektroonikaseadiste tootmine sisuliselt sama, mis praagi tootmine, sest tekkivaid vigastusi ei ole kahjuks enamikul juhtudel kohe võimalik määrata. Staatilise elektrilahenduse põhjustatud vigadest on ligi 90% varjatud vead, mis ei tule ilmsiks kohe, vaid alles nädalate või kuude pärast. Loomulikult ei oska keegi seostada seadme ülesütlemist varem toimunud staatiliste elektrilahendustega.
ESD-kaitseks kasutatakse ainult staatilist elektrit hajutavaid ja vähesel määral tekitavaid materjale. Rahvasuus ja reklaamides nimetatakse selliseid materjale antistaatilisteks. See sõna on tänaseks mõnevõrra aegunud. Rahvusvahelistes standardites ja kirjanduses on hakatud kasutama nimetust  low charging, (nõrgalt laaduv, vähelaaduv). Põhjuseks on asjaolu, et antistaatilisi ehk staatilist elektrit mittetekitavaid materjale praktiliselt ei leidu. Kõikide materjalide hõõrdumisel tekivad staatilised elektrilaengud, küsimus võib olla ainult, millisel määral.
Kõik töötajad, kes puutuvad kokku komponentidega , peavad olema randmepaela kaudu maandatud. Kõik tootmisaladel liikuvad inimesed peavad kandma ESD kitlit ja ESD jalatseid. Tootmises ja ladudes on ESD põrandad. EPA alal tohib kasutada vaid ESD märgistusega inventari. Liinidel on ESD ohtlikes kohtades paigaldatud ionisaatorid. Igapäevane järelvalve ja testimised ning täiendkoolitused.