محتويات
يحدث التفريغ الكهربائي نتيجة انتقال الشحنات الكهربائية عبر
الهواء أو الفراغ .
قد يجول في تفكيرك سؤال يحدث التفريغ الكهربائي نتيجة انتقال الشحنات الكهربائية عبر ماذا ؟ فالتفريغ الكهربائي يتم كما ذكرنا يالهواء أو بالفراغ وهو ما يحدث حين ما ينقطع فجأة تدفق الكهرباء ما بين جسمين مشحونين كهربائياً من خلال التلامس ما بين هذين الجسمين وقد يحدث هذا نتيجة لتراكم الكهرباء الساكنة ما بين هذين الجسمين.
من الممكن أن تتراكم الكهرباء الساكنة ما بين الأجسام نتيجة للشحن الثلاثي أو من خلال الحث الكهروستاتيكي وفي العادة ، حين ما يحدث التفريغ الكهروستاتيكي أو الكهربائي فأن هناك شرارة مرئية للكهرباء تحدث ما بين الجسمين المشحونين كهربائيًا اللذين تم تجميعهما معًا.
في الحقيقة أنه يمكن أن ينتج عن التفريغ الكهروستاتيكي أو الكهربائي شكل شرارة كهربائية واضح ومنير وفي العالم الطبيعي ، تعتبر الإضاءة المصحوبة بصوت الرعد حدثًا كبيرًا لتفريغ الشحنات الكهروستاتيكية أو الكهربائي في أوقات أخرى ، وقد لا ينتج عن التفريغ الكهروستاتيكي أي شرار أو ضوضاء على الإطلاق ولكن مع هذا ، حتى في حالة عدم ملاحظته ، لا يزال التفريغ الكهروستاتيكي أو الكهربائي يؤدي لحدوث تلف الأجهزة الإلكترونية.[1]
الحذر من التفريغ الكهربائي
التفريغ الساكن يعتبر مدمر للمكونات الإلكترونية الحساسة حتى التي بقوة 1 فولت من الكهرباء يكفي لإحداث ضرر ، لكن أغلب الأجهزة تحتاج إلى قرابة 100 فولت لإحداث ضرر لا يمكن إصلاحه.
لا يمكن للبشر أن يشعروا بالإفرازات الثابتة إلا إذا كانت بقوة 2000 فولت أو أعلى ولذلك ، فإذا لم يشعر الجسم بالتفريغ الكهربائي ، فهذا لا يعني أن التفريغ الساكن لم يحدث أو أتلف المكونات الإلكترونية الخاصة بالمكان.
تعتمد الكثير من الصناعات على المكونات الإلكترونية وموثوقيتها للعمل في ظروف قاسية ، لهذا فإن الحاجة إلى معدات موثوقة آمنة من التفريغ الكهربائي أمر كبير.
غالبًا ما لا يدرك منتجو المكونات الإلكترونية أن التفريغ الساكن قد أضر بمنتجاتهم خلال عملية التجميع ما لم يختبروا كل المكونات واحدًا تلو الآخر أو قد يلاحظوا أن منتجهم النهائي قد فشل بعد مرحلة التجميع وإذا تم استعمال هذه المنتجات في الفضاء ، فقد تؤدي لمشكلة بسيطة واحدة في مكون صغير إلى فشل هائل ، وهذا هو السبب في أن البيئة والتنمية المستدامة تمثل تحديًا كبيرًا للعديد من الصناعات الحالية . [2]
آليات التفريغ الكهربائي
تقوم العديد والعديد من العوامل بالتأثير على كيفية إظهار التفريغ الكهروستاتيكي أو الكهربائي وعلى عواقبه فأن أغلب هذه التحديات صعبة القياس. وقد تختلف كمية الكهرباء الساكنة التي تتراكم بالاعتماد على المواد المستخدمة ، ورطوبة المكان أو الجو الميحيط، وحتى حجم الفرد. فيمكن تسمية كل فرد بأنه عبارة عن مكثف يحمل شحنة. فالشخص الطبيعي يعادل مكثف 300 بيكو فاراد ، على الرغم من أن الفروق الفردية ستؤثر بشكل كبير على هذه القيمة.
يختلف التفريغ أيضًا من حيث كيفية حدوثه ففي الأغلب ما تتبدد الشحنة سريعاً ، عادةً في أقل من 100 نانوثانية وقد يصل تيار الذروة أثناء هذه الفترة إلى 20 أو 30 أمبير كما قد تؤثر العديد من المتغيرات على كل من ذروة التيار ووقت التفريغ كما تكون الذروة الحالية أعلى وأسرع عند استعمال أداة معدنية ، مثل زوج من الملقط أو كماشة رفيعة الأنف ، بدلاً من التفريغ عن طريق الإصبع وذلك لأن المعدن يوفر للتفريغ مسار مقاومة أقل بكثير ومع هذا ، تظل كمية الشحنة المشتتة مستقلة عن طريقة التفريغ.
أسباب تفريغ الشحنات الكهربائية
هناك عدة أسباب لتفريغ الشحنات الإلكتروستاتيكية أو الكهربائي، ولكن الكهرباء الساكنة والحث الكهروستاتيكي هما الأكثر انتشاراً غالبًا ما يتم إنتاج الكهرباء الساكنة عن طريق الشحن ثلاثي ، بينما ينتج الحث الكهروستاتيكي أو الكهربائي من إعادة ترتيب الشحنات الكهربائية ككائن بصورة عامة قد ينتج عن الشحن الثلاثي حين يكتسب سطح الجسم إلكترونات سالبة كجسم آخر يفقد الإلكترونات ويكون موجب الشحنة وحين تتلامس الأجسام المشحونة المعاكسة مع بعضها البعض قد تنقل الإلكترونات الطاقة ثم تنفصل ، مما يكون نوعًا من كهربة التلامس للشحنات الكهربائية، يؤدي التفريغ الكهروستاتيكي أو الكهربائي في نوعين من تلف المعدات الكهربائية ، على النحو الأتي:
- كارثي: هو يتسبب في ضرر دائم.
- الفاشل والمزعج: لا يمكن اكتشافه بالتقريب وقد يتلف المكونات ، ولكن قد تكون هناك درجة من دوام أداء المعدات.
كيفية تأثير التفريغ الكهربائي
يؤثر التفريغ الكهروستاتيكي ، أو التفريغ الكهربائي ، على الدوائر والمكونات الإلكترونية وبعض من هذه التأثيرات هي إخفاقات فورية ، في حين أن البعض الآخر قد يظهر بعد أسابيع أو سنوات كما قد يؤثر التفريغ الكهروستاتيكي أو الكهربائي على المكونات الإلكترونية بعدة طرق متنوعة، كما يمكن أن يتسبب الفولتية العالية الساكنة التي يمكن أن تهرب إلى الأجهزة إلى إتلاف الدوائر الداخلية المعقدة كما نظرًا لمقاومة المدخلات العالية لتقنية MOS ، وهي التي تحد من الفولتية من التبدد وتوفر للجهود العالية جداً بإتلاف الأبعاد الصغيرة لكل من الموصلات والحواجز العازلة ، فإن تأثيرات التفريغ الكهربائي أصبحت حالياً أكثر وضوحًا وهذا نظرًا لأن أحجام مميزات الدوائر المتكاملة أصبحت أصغر ، أضحت الإلكترونيات أكثر عرضة للتلف نتيجة للكهرباء الساكنة كما من اللازم فحص الأجهزة الإلكترونية ذاتها لمعرفة كيفية تأثرها بالتفريغ الكهربائي خلال فحص كيفية تأثير التفريغ الكهربائي على المعدات الإلكترونية.
تم اكتشاف أن بعض الأدوات الكهربائية أكثر عرضة للتأثر بالتفريغ الكهروستاتيكي أو الكهربائي من غيرها، ومع هذا ، فإن مقارنة معدلات الشحن الثابتة مع الفولتية هو أمر يستحق وضع المشكلة خلال السياق ولن تتعرض الأداة المنطقية حتى لخمسين فولتًا من الكهرباء، ومع ذلك فقد يمكن أن يتسبب التعامل معها بدون إجراءات السلامة الخاصة بتفريغ الشحنات الكهروستاتيكية أو الكهربائي إلى ظهور جهود ثابتة من عدة كيلوفولت يتم تطبيقها عليها.[4]
طرق تجنب التفريع الكهربائي
ليتم تفريع الكهربائي، يجب اتباع الإجراءات للحد أو القضاء على التيار الكهربائي كما تعتبر إزالة المواد التي بالتراكم العالي من من التفريغ الكهربائي أمرًا بالغ الأهمية هذا بالإضافة إلى هذا كما يعتبر التأريض ضروريًا لمنع التفريغ الكهربائي يجب توصيل كل شيء في بيئة العمل أو المنزل بنظام تأريض موثوق.
تحمي أدوات تجنب التفريغ الأتية المكونات الإلكترونية ، بما في هذا محركات الأقراص الثابتة وبطاقات التوسعة واللوحة الأم والمعالجات ووحدات الذاكرة:
- الأساور الأرضية أو رباط المعصم المضاد للكهرباء الاستاتيكية: يتم ارتداؤه في المعصم ويتم توصيله بموصل أرضي ، مثل سجادة أرضية أو علبة كمبيوتر كما يوجه الكهرباء الساكنة بأمان إلى الأرض.
- حصيرة أرضية أو مقاومة للكهرباء الساكنة: يتم توصيلها بمنفذ لتوفير سطح أرضي يستعمل لامتصاص الكهرباء الساكنة.
- كيس التدريع الثابت: غالبًا ما يستعمل عند شحن لوحات الدوائر المطبوعة أو الوحدات النمطية الأخرى وهذا يحمي المكونات الإلكترونية من التراكم الاستاتيكي من خلال عامل أو مادة مضادة للكهرباء الساكنة كما يجب عدم تأريض بعض المكونات كالشاشة ومصدر الطاقة ، لأنها تحافظ على شحنات عالية من الكهرباء حتى عند وقف تشغيلها.[3]
