Глава 40. Опасности професс

Защита от статического электричества

Современные электронные приборы нуждаются в периодическом профилак тическом обслуживании Кроме того, даже аппараты с надписью «made и Japan» имеют свойство когда-нибудь выходить из строя. Анализ неисправ ностей современных электронных устройств показывает, что в 40...50% случа ев причины отказов заключаются в электрических перегрузках. Часть эти перегрузок нельзя отнести ни к нестабильности питающего напряжения, ни i превышению входных напряжений или выходных токов. Обстоятельства, ви новные в поломке, менее очевидны — главными героями становятся электро статические потенциалы. Высокая разность потенциалов вызывает разряды проделывающие небольшие отверстия в изолирующих подложках транзисто ров В результате сопротивление изоляции между полупроводниковым! слоями уменьшается и, как следствие, ухудшается крутизна вольт-амперно* характеристики или полный пробой ^-«-перехода В цифровых микросхема; электростатические пробои могут привести к выходу порогов единиц и нуле! в зону неопределенных значений (между нулем и единицей) либо к неста бильности срабатывания триггеров В ряде случаев электрические разрядь способны разрушить или замкнуть металлические соединения между элемен тами внутри кристалла микросхемы.

Насколько защищены элементы современной микроэлектроники от воз­действия статического электричества'' Увы, в типичном случае производите ли гарантируют защиту от разности потенциалов порядка 1000 В. Лучшш (и более дорогостоящие) серии микросхем рассчитываются на стабильнук работу при наличии 3000 В между одним из выводов ИС и ее керамически iv корпусом.

Какие потенциалы статического электричества возникают в практической работе? Вспомним пример из школьной физики Пластмассовая расческа проведенная по сухим волосам, сильно электризуется Между расческой и во лосами возникает разность потенциалов, доходящая до 5000 Вольт и более А на волосах, соответственно, возникает заряд такой же величины и противо положного знака. Если, например, при влажности воздуха 40% лавсановый предмет интенсивно потереть о шерстяную ткань, то поверхность лавсанг приобретет потенциал до 10 кВ' В типичных случаях на руках человека отно­сительно металлического корпуса присутствует потенциал от нескольких со тен до нескольких тысяч вольт. Берегитесь, микросхемы!

Полярность и величина потенциалов зависят от ряда факторов, диэлек трических свойств материалов, значения их взаимного давления при сопри­косновении, влажности и температуры поверхностей этих тел, климатичес­ких условий. При одинаковых значениях диэлектрической постоянной по­верхностей соприкасающихся материалов электростатические заряды не

421

Глава 40. Опасности профессии

возникают. При относительной влажности воздуха 85% и более проблемы с электростатикой также полностью отсутствуют.

Эффективно бороться с возникновением зарядов статического электриче­ства позволяют следующие меры.

1. Заземление металлических корпусов и частей аппаратуры и оборудова­ ния. Все проводящее оборудование и электропроводящие неметаллические предметы должны быть заземлены Для антистатических целей сопротивле­ ние заземления металлических частей и корпусов должно быть не менее 100 Ом, леметаллических — Ш⁷ Ом при влажности воздуха 60%. Большие по­ верхности, типа линолеумов, можно эффективно «заземлять» с помощью не­ скольких металлических накладок, соединяемых с землей.

2. Применение специальных антистатических браслетов, которые одева­ ются на одну из рук или, в крайнем случае, на одну из ног. Браслет, имеющий металлическую пластину или пружину, контактирующую с телом, соединяет­ ся с заземляющей шиной с помощью гибкого многожильного провода через высоковольтный резистор с номиналом порядка 1 МОм (например, типа КЛВ на 10 кВ). Применение антистатических браслетов .эффективно только в тех случаях, когда пространство, окружающее «заземленного» человека, также не содержит поверхностей со значительными статическими потенциалами.

3. Увеличение поверхностной и объемной электрической проводимости диэлектриков Например, пластиковые столешницы можно натирать специ­ альными пастами, содержащими поверхностно-активные вещества. Типич­ ный срок эксплуатации поверхности с нанесенной на нее пастой с ПАВ со­ ставляет 10...15 дней и ограничен естественным усыханием и старением пас­ ты, а также стиранием ее при работе.

4. Максимально возможное увеличение влажности воздуха й помещении. Удовлетворительный результат может быть получен при доведении влажно­ сти воздуха до значения 65.. 70%. Различные системы кондиционирования легко справляются с этой задачей. Однако а помещениях, предназначенных для установки или хранения конденсаторных микрофонов, бороться со ста­ тикой подобным методом недопустимо.

5 Применение приборов, уменьшающих диэлектрическую постоянную воздуха.

В последнее время в качестве приборов, способствующих эффективному уменьшению электростатических зарядов, широко рекламируются ионизато­ры — очистители воздуха. Их часто называют озонаторами или «люстрами Чи­жевского». К сожалению, к применению подобных «очистителей» следует подходить крайне осторожно. Инженеры по ТБ и ОТ хорошо знакомы с про­блемой вынужденного ограничения рабочего дня и возникновения головных болей у операторов, работающих с лазерными принтерами и ксероксами. Оказывается, эти приборы являются генераторами озона, который чрезвы­чайно вреден для здоровья человека. По своим химическим свойствам озон похож на газообразный хлор, да и в промышленности применяется там же, где

428