स्थिर वीज निर्मिती यंत्रणा

सामान्यतः, स्थिर वीज घर्षण किंवा प्रेरणामुळे निर्माण होते.

घर्षण स्थिर वीज ही दोन वस्तूंमधील संपर्क, घर्षण किंवा पृथक्करणादरम्यान निर्माण होणाऱ्या विद्युत शुल्कांच्या हालचालींमुळे निर्माण होते. कंडक्टरमधील घर्षणामुळे सोडलेली स्थिर वीज कंडक्टरच्या मजबूत चालकतेमुळे सामान्यतः तुलनेने कमकुवत असते. घर्षणामुळे निर्माण होणारे आयन त्वरीत एकत्र हलतील आणि घर्षण प्रक्रियेदरम्यान आणि शेवटी तटस्थ होतील. इन्सुलेटरच्या घर्षणानंतर, एक उच्च इलेक्ट्रोस्टॅटिक व्होल्टेज तयार होऊ शकतो, परंतु शुल्काचे प्रमाण खूपच कमी आहे. हे इन्सुलेटरच्या भौतिक संरचनेद्वारे निर्धारित केले जाते. इन्सुलेटरच्या आण्विक संरचनेत, इलेक्ट्रॉन्सना अणू केंद्रकांच्या बंधनापासून मुक्तपणे हलविणे कठीण आहे, म्हणून घर्षणामुळे केवळ थोड्या प्रमाणात आण्विक किंवा अणू आयनीकरण होते.

प्रेरक स्थिर विद्युत हे विद्युत क्षेत्र आहे जेंव्हा वस्तू विद्युत क्षेत्रामध्ये असते तेव्हा विद्युत चुंबकीय क्षेत्राच्या क्रियेखालील इलेक्ट्रॉनच्या हालचालीमुळे तयार होते. प्रेरक स्थिर वीज सामान्यतः केवळ कंडक्टरवरच निर्माण केली जाऊ शकते. इन्सुलेटरवर अवकाशीय विद्युत चुंबकीय क्षेत्राचा प्रभाव दुर्लक्षित केला जाऊ शकतो.

इलेक्ट्रोस्टॅटिक डिस्चार्ज यंत्रणा

220V ची वीज माणसांना मारू शकते, पण हजारो व्होल्ट लोकांचा जीव घेऊ शकत नाही याचे कारण काय आहे? कॅपेसिटरवरील व्होल्टेज खालील सूत्र पूर्ण करतो: U=Q/C. या सूत्रानुसार, जेव्हा कॅपॅसिटन्स लहान असेल आणि चार्जचे प्रमाण कमी असेल तेव्हा उच्च व्होल्टेज तयार होईल. "सामान्यतः, आपल्या शरीराची आणि आपल्या सभोवतालच्या वस्तूंची क्षमता खूप लहान असते. जेव्हा इलेक्ट्रिक चार्ज तयार होतो, तेव्हा थोड्या प्रमाणात इलेक्ट्रिक चार्ज देखील उच्च व्होल्टेज तयार करू शकतो. कमी प्रमाणात इलेक्ट्रिक चार्ज असल्यामुळे, डिस्चार्ज करताना, व्युत्पन्न होणारा प्रवाह फारच कमी असतो आणि वेळ खूप कमी असतो. व्होल्टेज राखता येत नाही, आणि विद्युत प्रवाह अत्यंत कमी वेळेत कमी होतो. “मानवी शरीर हे इन्सुलेटर नसल्यामुळे, जेव्हा स्त्राव मार्ग असेल तेव्हा संपूर्ण शरीरात जमा होणारे स्थिर शुल्क एकत्र होतात. त्यामुळे विद्युतप्रवाह जास्त आहे आणि विजेचा धक्का बसल्यासारखे वाटते.” मानवी शरीरे आणि धातूच्या वस्तूंसारख्या कंडक्टरमध्ये स्थिर वीज निर्माण झाल्यानंतर, डिस्चार्ज करंट तुलनेने मोठा असेल.

चांगल्या इन्सुलेशन गुणधर्म असलेल्या सामग्रीसाठी, एक म्हणजे व्युत्पन्न केलेल्या विद्युत शुल्काचे प्रमाण फारच कमी आहे आणि दुसरे म्हणजे व्युत्पन्न केलेले विद्युत शुल्क वाहून जाणे कठीण आहे. जरी व्होल्टेज जास्त असले तरी, जेव्हा कुठेतरी डिस्चार्ज मार्ग असतो, तेव्हा फक्त संपर्क बिंदूवर आणि जवळच्या लहान मर्यादेतील चार्ज प्रवाह आणि डिस्चार्ज होऊ शकतो, तर संपर्क नसलेल्या बिंदूवरील चार्ज डिस्चार्ज होऊ शकत नाही. म्हणून, हजारो व्होल्टच्या व्होल्टेजसह, डिस्चार्ज एनर्जी देखील नगण्य आहे.

इलेक्ट्रॉनिक घटकांना स्थिर विजेचे धोके

स्थिर वीज हानीकारक असू शकतेएलईडीs, फक्त LED चे अद्वितीय “पेटंट” नाही तर सिलिकॉन मटेरिअलपासून बनवलेले डायोड आणि ट्रान्झिस्टर देखील वापरतात. अगदी इमारती, झाडे आणि प्राणी देखील स्थिर विजेमुळे नुकसान होऊ शकतात (विद्युल्लता हा स्थिर विजेचा एक प्रकार आहे आणि आम्ही त्याचा येथे विचार करणार नाही).

तर, स्थिर वीज इलेक्ट्रॉनिक घटकांचे नुकसान कसे करते? मला फार दूर जायचे नाही, फक्त सेमीकंडक्टर उपकरणांबद्दल बोलायचे आहे, परंतु ते डायोड, ट्रान्झिस्टर, आयसी आणि एलईडी इतकेच मर्यादित आहे.

सेमीकंडक्टर घटकांना विजेमुळे होणारे नुकसान शेवटी विद्युत प्रवाह समाविष्ट करते. विद्युत प्रवाहाच्या कृती अंतर्गत, उष्णतेमुळे उपकरण खराब होते. प्रवाह असल्यास, तेथे व्होल्टेज असणे आवश्यक आहे. तथापि, सेमीकंडक्टर डायोड्समध्ये पीएन जंक्शन्स असतात, ज्यामध्ये व्होल्टेज श्रेणी असते जी फॉरवर्ड आणि रिव्हर्स दोन्ही दिशांमध्ये प्रवाह अवरोधित करते. पुढे संभाव्य अडथळा कमी आहे, तर उलट संभाव्य अडथळा जास्त आहे. सर्किटमध्ये, जेथे प्रतिकार जास्त असतो, तेथे व्होल्टेज केंद्रित केले जाते. परंतु LEDs साठी, जेव्हा व्होल्टेज LED ला पुढे लागू केले जाते, जेव्हा बाह्य व्होल्टेज डायोडच्या थ्रेशोल्ड व्होल्टेजपेक्षा कमी असते (मटेरियल बँड गॅप रुंदीशी संबंधित), तेव्हा फॉरवर्ड करंट नसतो आणि व्होल्टेज सर्व वर लागू केले जाते. पीएन जंक्शन. जेव्हा LED वर व्होल्टेज उलटा लागू केले जाते, जेव्हा बाह्य व्होल्टेज LED च्या रिव्हर्स ब्रेकडाउन व्होल्टेजपेक्षा कमी असते, तेव्हा व्होल्टेज PN जंक्शनवर देखील लागू होते. यावेळी, LED च्या सदोष सोल्डर जॉइंट, ब्रॅकेट, P क्षेत्र किंवा N क्षेत्रामध्ये कोणतेही व्होल्टेज ड्रॉप नाही! कारण करंट नाही. पीएन जंक्शन खंडित झाल्यानंतर, बाह्य व्होल्टेज सर्किटवरील सर्व प्रतिरोधकांद्वारे सामायिक केले जाते. जेथे प्रतिकार जास्त असतो, त्या भागाद्वारे वाहून घेतलेला व्होल्टेज जास्त असतो. जोपर्यंत LEDs चा संबंध आहे, हे स्वाभाविक आहे की PN जंक्शन बहुतेक व्होल्टेज सहन करतो. PN जंक्शनवर व्युत्पन्न होणारी थर्मल पॉवर ही त्यावरील व्होल्टेज ड्रॉप आहे ज्याचा वर्तमान मूल्याने गुणाकार केला जातो. जर वर्तमान मूल्य मर्यादित नसेल, तर जास्त उष्णता पीएन जंक्शन बर्न करेल, जे त्याचे कार्य गमावेल आणि आत प्रवेश करेल.

IC ला तुलनेने स्थिर विजेची भीती का वाटते? IC मधील प्रत्येक घटकाचे क्षेत्रफळ फारच लहान असल्यामुळे, प्रत्येक घटकाची परजीवी कॅपॅसिटन्स देखील खूप लहान असते (बहुतेकदा सर्किट फंक्शनला खूप लहान परजीवी कॅपेसिटन्सची आवश्यकता असते). म्हणून, थोड्या प्रमाणात इलेक्ट्रोस्टॅटिक चार्ज उच्च इलेक्ट्रोस्टॅटिक व्होल्टेज तयार करेल आणि प्रत्येक घटकाची शक्ती सहनशीलता सामान्यतः फारच लहान असते, त्यामुळे इलेक्ट्रोस्टॅटिक डिस्चार्ज IC ला सहजपणे नुकसान करू शकते. तथापि, सामान्य लहान पॉवर डायोड आणि लहान पॉवर ट्रान्झिस्टर यांसारखे सामान्य वेगळे घटक, स्थिर विजेला फारसे घाबरत नाहीत, कारण त्यांचे चिप क्षेत्र तुलनेने मोठे आहे आणि त्यांची परजीवी क्षमता तुलनेने मोठी आहे, आणि उच्च व्होल्टेज जमा करणे सोपे नाही. त्यांना सामान्य स्थिर सेटिंग्जमध्ये. कमी पॉवर एमओएस ट्रान्झिस्टर त्यांच्या पातळ गेट ऑक्साईड थर आणि लहान परजीवी कॅपेसिटन्समुळे इलेक्ट्रोस्टॅटिक नुकसान होण्याची शक्यता असते. पॅकेजिंगनंतर तीन इलेक्ट्रोड शॉर्ट-सर्किट केल्यानंतर ते सहसा कारखाना सोडतात. वापरात, वेल्डिंग पूर्ण झाल्यानंतर लहान मार्ग काढणे आवश्यक आहे. उच्च-शक्ती एमओएस ट्रान्झिस्टरच्या मोठ्या चिप क्षेत्रामुळे, सामान्य स्थिर वीज त्यांना नुकसान करणार नाही. तर तुम्हाला दिसेल की पॉवर एमओएस ट्रान्झिस्टरचे तीन इलेक्ट्रोड शॉर्ट सर्किट्सद्वारे संरक्षित नाहीत (प्रारंभिक उत्पादकांनी कारखाना सोडण्यापूर्वी त्यांना शॉर्ट सर्किट केले होते).

LED मध्ये प्रत्यक्षात डायोड असतो आणि त्याचे क्षेत्रफळ IC मधील प्रत्येक घटकाच्या तुलनेत खूप मोठे असते. म्हणून, LEDs ची परजीवी क्षमता तुलनेने मोठी आहे. म्हणून, सामान्य परिस्थितींमध्ये स्थिर वीज एलईडीचे नुकसान करू शकत नाही.

इलेक्ट्रोस्टॅटिक वीज सामान्य परिस्थितीत, विशेषत: इन्सुलेटरवर, उच्च व्होल्टेज असू शकते, परंतु डिस्चार्ज चार्जचे प्रमाण अत्यंत लहान आहे आणि डिस्चार्ज करंटचा कालावधी खूप कमी आहे. कंडक्टरवर प्रेरित इलेक्ट्रोस्टॅटिक चार्जचे व्होल्टेज खूप जास्त असू शकत नाही, परंतु डिस्चार्ज करंट मोठा आणि अनेकदा सतत असू शकतो. हे इलेक्ट्रॉनिक घटकांसाठी अत्यंत हानिकारक आहे.

स्थिर वीज का नुकसान करतेएलईडी चिप्सअनेकदा होत नाही

चला प्रायोगिक घटनेपासून सुरुवात करूया. धातूच्या लोखंडी प्लेटमध्ये 500V स्थिर वीज असते. मेटल प्लेटवर एलईडी ठेवा (खालील समस्या टाळण्यासाठी प्लेसमेंट पद्धतीकडे लक्ष द्या). LED खराब होईल असे तुम्हाला वाटते का? येथे, एलईडीचे नुकसान करण्यासाठी, ते सामान्यतः त्याच्या ब्रेकडाउन व्होल्टेजपेक्षा जास्त व्होल्टेजसह लागू केले जावे, याचा अर्थ एलईडीच्या दोन्ही इलेक्ट्रोड्सचा एकाच वेळी मेटल प्लेटशी संपर्क साधला पाहिजे आणि ब्रेकडाउन व्होल्टेजपेक्षा जास्त व्होल्टेज असावा. लोखंडी प्लेट हा एक चांगला कंडक्टर असल्याने, त्यावरील प्रेरित व्होल्टेज समान आहे आणि तथाकथित 500V व्होल्टेज जमिनीच्या सापेक्ष आहे. त्यामुळे एलईडीच्या दोन इलेक्ट्रोड्समध्ये व्होल्टेज नसल्यामुळे नैसर्गिकरित्या कोणतेही नुकसान होणार नाही. जोपर्यंत तुम्ही लोखंडी प्लेटसह LED च्या एका इलेक्ट्रोडशी संपर्क साधत नाही आणि इतर इलेक्ट्रोडला कंडक्टर (हात किंवा वायर इन्सुलेट ग्लोव्हजशिवाय) ग्राउंड किंवा इतर कंडक्टरशी जोडत नाही.

वरील प्रायोगिक घटना आपल्याला आठवण करून देते की जेव्हा एलईडी इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्डमध्ये असतो, तेव्हा एका इलेक्ट्रोडने इलेक्ट्रोस्टॅटिक बॉडीशी संपर्क साधला पाहिजे आणि इतर इलेक्ट्रोडला नुकसान होण्यापूर्वी जमिनीवर किंवा इतर कंडक्टरशी संपर्क साधला पाहिजे. वास्तविक उत्पादन आणि वापरामध्ये, लहान आकाराच्या LEDs सह, अशा गोष्टी घडण्याची क्वचितच शक्यता असते, विशेषत: बॅचेसमध्ये. अपघाती घटना संभवतात. उदाहरणार्थ, एक एलईडी इलेक्ट्रोस्टॅटिक बॉडीवर आहे आणि एक इलेक्ट्रोड इलेक्ट्रोस्टॅटिक बॉडीशी संपर्क साधतो, तर दुसरा इलेक्ट्रोड फक्त निलंबित आहे. यावेळी, कोणीतरी निलंबित इलेक्ट्रोडला स्पर्श करते, ज्यामुळे नुकसान होऊ शकतेएलईडी लाइट.

वरील घटना आपल्याला सांगते की इलेक्ट्रोस्टॅटिक समस्यांकडे दुर्लक्ष केले जाऊ शकत नाही. इलेक्ट्रोस्टॅटिक डिस्चार्जसाठी एक प्रवाहकीय सर्किट आवश्यक आहे, आणि स्थिर वीज असल्यास कोणतीही हानी नाही. जेव्हा अगदी कमी प्रमाणात गळती होते तेव्हा अपघाती इलेक्ट्रोस्टॅटिक नुकसानाची समस्या विचारात घेतली जाऊ शकते. मोठ्या प्रमाणात आढळल्यास, चिप दूषित होण्याची किंवा तणावाची समस्या होण्याची शक्यता जास्त असते.