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इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज क्या है: ईएसडी मूल बातें

इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज क्या है: ईएसडी मूल बातें


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इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज या ईएसडी रोजमर्रा की जिंदगी का एक तथ्य है और इन दिनों इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में इसका विशेष महत्व है।

वर्षों पहले जब थर्मियोनिक वाल्व / वैक्यूम ट्यूब का उपयोग किया जाता था तो यह कोई समस्या नहीं थी, और यहां तक ​​कि ट्रांजिस्टर की शुरूआत के साथ कुछ लोगों ने इसे एक समस्या माना। हालाँकि जब MOSFETs की शुरुआत की गई थी, तो उनकी विफलता की दर बढ़ गई थी, समस्या की जांच की गई और यह पाया गया कि स्थिर बिल्ड अप डिवाइस के ऑक्साइड परत को विफल करने के लिए पर्याप्त था।

तब से ESD के बारे में जागरूकता काफी बढ़ गई है क्योंकि इसमें कई उपकरणों पर प्रभाव दिखाया गया है। वास्तव में, कई निर्माता आज सभी घटकों को स्थिर संवेदनशील मानते हैं, न कि केवल एमओएस डिवाइस जो नुकसान का सबसे अधिक खतरा हैं।

ईएसडी निर्माताओं के इलेक्ट्रॉनिक्स उपकरणों से जुड़े महत्व के परिणामस्वरूप, उनके कार्यस्थलों को स्थैतिक के प्रभावों से बचाने के लिए कई हजारों पाउंड खर्च होते हैं। वे यह सुनिश्चित करते हैं कि जो उत्पाद वे निर्मित करते हैं, वे विनिर्माण परीक्षण के दौरान उच्च विफलता दर नहीं रखते हैं, और लंबी अवधि में उच्च विश्वसनीयता प्रदर्शित करने में सक्षम हैं।

ESD क्या है?

स्टेटिक केवल दो सतहों के बीच चार्ज का निर्माण है। यह तब उत्पन्न होता है जब सतह एक साथ रगड़ती हैं और इसके परिणामस्वरूप एक सतह पर इलेक्ट्रॉनों की अधिकता होती है और दूसरे पर कमी होती है।

जिन सतहों पर चार्ज बनता है, उन्हें संधारित्र माना जा सकता है। आवेश तब तक बना रहेगा जब तक कि उसके पास एक रास्ता नहीं है जिसके माध्यम से वह बह सकता है। जैसा कि अक्सर कोई वास्तविक रास्ता नहीं होता है जिसके माध्यम से चार्ज प्रवाहित हो सकता है परिणामी वोल्टेज कुछ समय के लिए बना रह सकता है और यह "स्थैतिक बिजली" शब्द को जन्म देता है।

हालांकि जब एक चालन पथ मौजूद होता है तो एक धारा प्रवाहित होगी और आवेश कम हो जाएगा। डिस्चार्ज से जुड़ा एक समय स्थिर है। एक उच्च प्रतिरोध का मतलब होगा कि एक छोटा वर्तमान लंबे समय तक प्रवाह करेगा। एक कम प्रतिरोध एक बहुत तेज निर्वहन को जन्म देगा।

स्पष्ट रूप से वोल्टेज और करंट के स्तर जो उत्पन्न होते हैं वे कारकों की एक विशाल विविधता पर निर्भर करते हैं। व्यक्ति का आकार, गतिविधि का स्तर, वह वस्तु जिसके खिलाफ निर्वहन किया जाता है, और निश्चित रूप से हवा की नमी। इन सभी का एक स्पष्ट प्रभाव होता है, इसलिए होने वाले डिस्चार्ज के सटीक आकार की भविष्यवाणी करना लगभग असंभव है।

हालांकि जो बड़े कारक उत्पादित होते हैं, उनमें से एक प्रमुख कारक एक प्रकार की सामग्री है जिसे एक साथ रगड़ा जा रहा है। यह पाया जाता है कि विभिन्न सामग्रियां अलग-अलग वोल्टेज देती हैं। उत्पादित वोल्टेज त्रिकोणीय विद्युत श्रृंखला के रूप में ज्ञात श्रृंखला में दो सामग्रियों की स्थिति पर निर्भर है।

ट्राईबो-इलेक्ट्रिक श्रृंखला

इसके अलावा वे श्रृंखला में हैं, अधिक से अधिक वोल्टेज। जो श्रृंखला में उच्चतर होता है, उसे एक सकारात्मक चार्ज मिलेगा, और एक नकारात्मक चार्ज कम होगा। नीचे त्रिकोणीय इलेक्ट्रिक श्रृंखला सूची को देखते हुए यह देख सकते हैं कि प्लास्टिक की कंघी के साथ बालों को कंघी करने से बालों पर सकारात्मक चार्ज बढ़ेगा, और कंघी नकारात्मक रूप से चार्ज हो जाएगी।

त्रि-विद्युत श्रृंखला

सकारात्मक आरोप
त्वचा
बाल
ऊन
रेशम
कागज़
कपास
लकड़ी
रबर
रेयान
पॉलिएस्टर
पॉलिथीन
पीवीसी
टेफ्लान
ऋणात्मक आवेश

ऐसे कई तरीके हैं जिनसे शुल्क का निर्माण किया जा सकता है। यहां तक ​​कि एक कालीन के पार चलना कुछ बहुत बड़े वोल्टेज को जन्म दे सकता है। आमतौर पर यह 10 केवी की क्षमता को जन्म दे सकता है। बुरे मामलों में यह इस मूल्य के तीन गुना तक बढ़ सकता है। यहां तक ​​कि एक विनाइल फर्श पर चलने के कार्य से लगभग 5 kV की क्षमता उत्पन्न हो सकती है। वास्तव में किसी भी प्रकार की गति जहां सतहों को आपस में रगड़ती है, स्थैतिक बिजली का उत्पादन करेगी। इलेक्ट्रॉनिक घटकों का उपयोग करके बेंच पर काम करने वाला कोई व्यक्ति आसानी से 500 V या उससे अधिक की स्थैतिक क्षमता उत्पन्न कर सकता है।


ईएसडी के व्यावहारिक उदाहरण

चार्जिंग चार्ज के सबसे सामान्य रूप से दिखाई देने वाले उदाहरणों में से एक है जब एक कमरे में चलना। यहां तक ​​कि यह रोजमर्रा की घटना कुछ आश्चर्यजनक उच्च वोल्टेज उत्पन्न कर सकती है। वास्तविक वोल्टेज विभिन्न प्रकार के कारकों पर काफी हद तक निर्भर करते हैं, लेकिन समस्या को स्पष्ट करने के लिए अनुमान लगाया जा सकता है।

समस्या की सीमा को स्पष्ट करने के लिए, नीचे दी गई तालिका में कई उदाहरण दिए गए हैं:


रोज़मर्रा की क्रियाओं के कारण ईएसडी की मात्रा में उतार-चढ़ाव
चार्ज जनरेशन का कारणसंभवतः वोल्टेज उत्पन्न (केवी) *
एक कालीन के पार चलना30
एक पॉलिथीन बैग उठाकर20
विनाइल टाइल वाली सतह पर चलना15
एक बेंच पर काम करना5

* ये अनुमानित आंकड़े हैं और 25% तक की सापेक्ष आर्द्रता मानते हैं। चूंकि आर्द्रता बढ़ जाती है, इसलिए ये स्तर गिरते हैं: लगभग 75% की आर्द्रता के साथ, स्थिर स्तर के एक कारक से गिर सकता है बहुत लगभग 25 या उससे अधिक। ये सभी आंकड़े बहुत अनुमानित हैं, क्योंकि वे विशेष स्थितियों पर बहुत निर्भर हैं, लेकिन वे ईएसडी के स्तर की उम्मीद के मुताबिक मार्गदर्शन का एक आदेश देते हैं।

यद्यपि ईएसडी से परिणाम बहुत अधिक दिखाई देते हैं, वे आमतौर पर किसी का ध्यान नहीं देते हैं। सबसे छोटा इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज जो महसूस किया जा सकता है वह लगभग 5kV है, और तब भी डिस्चार्ज का यह परिमाण केवल अवसरों पर महसूस किया जा सकता है। कारण यह है कि भले ही परिणामी शिखर धाराएं बहुत अधिक हो सकती हैं, वे केवल बहुत कम समय तक रहती हैं और शरीर उनका पता नहीं लगाता क्योंकि उनके पीछे का चार्ज अपेक्षाकृत छोटा होता है। इलेक्ट्रॉनिक या बिजली के उपकरणों से इस परिमाण के वोल्टेज जहां अधिक वर्तमान स्रोत हो सकते हैं और बहुत अधिक समय तक इसका अधिक प्रभाव पड़ेगा और बहुत खतरनाक हो सकता है।


स्थैतिक स्थानांतरण

ऐसे कई तरीके हैं जिनमें ईएसडी से क्षति के परिणामस्वरूप अर्धचालक उपकरणों को स्थिर शुल्क हस्तांतरित किया जा सकता है। सबसे स्पष्ट तब होता है जब उन्हें एक ऐसी वस्तु से छुआ जाता है जो आवेशित और प्रवाहकीय होती है। इसका सबसे स्पष्ट उदाहरण संभवतः तब होता है जब एक अर्धचालक एक काम बेंच पर होता है और कोई व्यक्ति एक इमारत के ऊपर एक चार्ज करता है और फिर उसे उठाता है।

फिर आरोपित उंगली क्षति की संभावना के साथ अर्धचालक को स्थैतिक चार्ज को बहुत जल्दी से लगाती है। उपकरण संभवतः और भी अधिक हानिकारक हो सकते हैं। धातु स्क्रू ड्रायर्स और भी अधिक प्रवाहकीय होते हैं और चार्ज को और भी तेज़ी से बढ़ाते हैं और इसके परिणामस्वरूप पीक करंट का उच्च स्तर होता है।

हालांकि उन्हें नुकसान पहुंचाने के लिए घटकों को छूना आवश्यक नहीं है। प्लास्टिक के कप जैसे आइटम बहुत अधिक चार्ज करते हैं, और इनमें से एक को आईसी के पास रखकर आईसी में एक विपरीत चार्ज को "प्रेरित" कर सकते हैं। यह सेमीकंडक्टर डिवाइस को भी नुकसान पहुंचा सकता है। मानव निर्मित फाइबर से बने टाई भी एक ईएसडी खतरा है क्योंकि वे संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के पास चार्ज और आसानी से लटका सकते हैं।

ESD विफलता तंत्र

ऐसे कई तरीके हैं जिनमें ईएसडी अर्धचालक घटकों को नुकसान पहुंचा सकता है। बहुत उच्च स्थैतिक वोल्टेज से सबसे स्पष्ट परिणाम, चोटी के उच्च स्तर को जन्म देता है जो स्थानीय जलने का कारण बन सकता है। भले ही बहुत कम समय के लिए करंट प्रवाहित होता है, लेकिन इंटीग्रेटेड सर्किट में मिनट की सुविधा का मतलब है कि क्षति बहुत आसानी से होती है। चिप में इंटरकनेक्टिंग वायर लिंक या क्षेत्रों को उच्च शिखर करंट द्वारा फ्यूज किया जा सकता है।

ईएसडी के परिणामस्वरूप नुकसान का एक और तरीका तब हो सकता है जब उच्च स्तर का वोल्टेज डिवाइस में ही एक घटक में टूटने का कारण बनता है। यह डिवाइस में एक ऑक्साइड परत को तोड़ सकता है जो डिवाइस को निष्क्रिय बना देता है। कुछ माइक्रोन के कुछ आईसी में आयामों के साथ, एक माइक्रोन, यह शायद ही आश्चर्य की बात है कि अपेक्षाकृत कम वोल्टेज भी टूटने का कारण बन सकता है।

जबकि ESD से नुकसान उपकरणों को तुरंत नष्ट कर सकता है, उनके लिए यह भी संभव है कि वे अव्यक्त विफलताओं को क्या कहते हैं। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि ईएसडी डिवाइस को पूरी तरह से नष्ट नहीं करता है, लेकिन इससे होने वाला नुकसान केवल इसे कमजोर करता है, जिससे इसके जीवन में बाद में विफल होने का खतरा होता है। इन अव्यक्त दोषों का आमतौर पर पता नहीं लगाया जा सकता है। इसका परिणाम यह है कि विश्वसनीयता का समग्र स्तर काफी कम हो गया है, या (एनालॉग उपकरणों के मामले में) प्रदर्शन कम हो सकता है। ईएसडी की वजह से अव्यवस्थित विफलताएं बहुत महंगी हो सकती हैं क्योंकि किसी वस्तु की सेवा करते समय मरम्मत किसी वस्तु को ठीक करने की तुलना में कहीं अधिक महंगी होती है जो कि कारखाने में विफल रही है। इसका कारण यह है कि एक मरम्मत तकनीशियन को आमतौर पर साइट पर आइटम की मरम्मत करने की आवश्यकता होती है, या इसे मरम्मत की सुविधा के लिए भेजना पड़ता है।

अव्यवस्थित विफलता तब हो सकती है जब ईएसडी द्वारा एक इंटरकनेक्शन को आंशिक रूप से फ़्यूज़ किया जाता है। अक्सर कंडक्टर का हिस्सा स्थैतिक निर्वहन द्वारा नष्ट कर दिया जाता है, जो बाद में कमजोर हो जाता है। एक अन्य तरीका जिसमें चिप्स क्षतिग्रस्त हैं, जब क्षति से उत्पन्न सामग्री अर्धचालक की सतह पर फैली हुई है, और इसके परिणामस्वरूप वैकल्पिक चालन पथ हो सकते हैं।

इस तथ्य के परिणामस्वरूप कि घटकों को ईएसडी द्वारा आसानी से क्षतिग्रस्त किया जा सकता है, अधिकांश निर्माता सभी अर्धचालकों को स्थैतिक संवेदनशील उपकरणों के रूप में मानते हैं, और इसके साथ ही कई उपकरण जैसे संधारित्र और प्रतिरोधक जैसे निष्क्रिय घटकों के साथ-साथ स्थैतिक संवेदनशील भी होते हैं। यह देखते समय यह याद रखना चाहिए कि उपकरणों के अधिकांश बड़े पैमाने पर उत्पादित टुकड़े आज सतह माउंट घटकों का उपयोग करते हैं जहां आयाम पारंपरिक घटकों की तुलना में बहुत छोटे होते हैं और यह उन्हें ESD से नुकसान के लिए कहीं अधिक अतिसंवेदनशील बनाता है।


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