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Kennen Sie das unangenehme Gefühl, das sich einstellt, wenn man Materialien aneinander reibt, was als “Elektrisierung” bezeichnet wird? Brr… Natürlich wissen Sie das! In dem heutigen Artikel erfahren Sie etwas über elektrostatische Entladung (ESD).
Elektrostatische Entladung - was ist das?
Tales aus Milet sah, dass Staub und Blätter durch Reibung zu Bernstein hingezogen werden. Diese einfache Beobachtung führte zur Elektrizität und Elektrostatik. Interessante Tatsache: “Elektron” bedeutet auf Griechisch einfach “Bernstein”.
ESD, oder elektrostatische Entladung, ist die Freisetzung statischer Elektrizität, wenn zwei Objekte miteinander in Kontakt kommen. Bekannte Beispiele für ESD ist der leichte Schock, den man spürt, wenn man auf einen Teppich tritt und einen Türgriff aus Metall berührt, oder die statische Elektrizität, die man an der Struktur der Kleidung spürt, nachdem man sie im Wäschetrockner getrocknet hat. Ein extremes Beispiel für ESD sind Blitze. Während die meisten ESD “Ereignisse” eher harmlos sind, können diese in vielen industriellen Umgebungen ein wirklich kostspieliges Problem darstellen.
Woher kommt die elektrostatische Entladung?
ESD erfordert zunächst den Aufbau einer elektrostatischen Ladung. Dies geschieht, wenn zwei unterschiedliche Materialien oder Gegenstände aneinander reiben. Der eine ist dann positiv und der andere negativ geladen. Das positiv geladene Objekt hat nun eine elektrostatische Ladung, und wenn diese Ladung mit einem bestimmten Material in Berührung kommt, wird sie übertragen und das ESD-Phänomen tritt auf.
Die durch ESD erzeugte Wärme ist beträchtlich, auch wenn sie während des Schocks nicht spürbar ist. Wenn die Ladung jedoch auf ein elektronisches Gerät übertragen wird, kann die starke Hitze, die von der Ladung ausgeht, verschiedene kleine Komponenten zerstören und zu schwerwiegenden Störungen führen.
Manchmal kann ein ESD-Ereignis Geräte beschädigen, die jedoch nur scheinbar noch funktionieren. Wir haben es also mit einem versteckten Mangel zu tun. Dieser ist in der Regel schwer zu erkennen und verkürzt die Lebensdauer des Geräts erheblich.
Die spektakulärste Form der ESD ist der Funken – er entsteht, wenn ein starkes elektrisches Feld einen ionisierten Leitungskanal in der Luft erzeugt. Er wird den Menschen wohl nur geringfügige Unannehmlichkeiten bereiten, aber kann zu schweren Schäden an elektronischen Geräten oder sogar zu Bränden und Explosionen führen – es genügt, dass die Luft brennbare Gase oder Partikel enthält. Viele ESD-Ereignisse treten jedoch ohne einen sichtbaren oder hörbaren Funken auf. Eine Person, die eine relativ geringe elektrische Ladung mit sich führt, spürt möglicherweise keine Entladung, die ausreicht, um empfindliche elektronische Bauteile zu beschädigen.
Gefahren von ESD
ESD kann katastrophale Folgen haben. Dazu gehörenExplosionen von Gas, Brennstoffdämpfen und Kohlestaub sowie Ausfälle von elektronischen Halbleiterkomponenten wie integrierten Schaltkreisen. Unter dem Einfluss hoher Spannungen können sie dauerhaft geschädigt werden. Deshalb schaffen Elektronikhersteller elektrostatikfreie Schutzbereiche, indem sie Maßnahmen zur Verhinderung von Aufladungen, z. B. Vermeidung hoch aufgeladener Materialien, und Maßnahmen zur Beseitigung elektrostatischer Aufladungen, z. B. Erdung der Beschäftigten, Einbau antistatischer Geräte und Kontrolle der Luftfeuchtigkeit, treffen.
ESD-Prävention - wie verhindert man elektrostatische Entladungen?
Viele elektronische Geräte sind anfällig für ESD-Ereignisse mit niedrigen Spannungen. Die Festplatten, die jeder kennt, sind empfindlich gegenüber Spannungen von bis zu 10 V. Aus diesem Grund ergreifen die Hersteller elektronischer Geräte Maßnahmen zur Verhinderung elektrostatischer Entladungen bei der Produktion, Prüfung, Versand und Handhabung. Der Arbeitnehmer kann ein ESD-Armband oder ESD-Kontrollschuhe tragen, in der Regel Halbschuhe, oder auf einer ESD-Bodenmatte arbeiten, wodurch die elektrostatische Aufladung auf den Boden und nicht auf das Gerät geleitet wird. Empfindliche Geräte können auch mit Materialien verpackt werden, die das Produkt von der Ladung abschirmen.
ESD-Gegenmaßnahmen sind praktisch überall dort erforderlich, wo elektrische Geräte mit Personen oder Gegenständen in Kontakt kommen können. Beispiele hierfür sind USB 2.0, USB 3.0, Ausgangsklemmen, LAN oder andere Stellen, an denen der Benutzer den Stecker anschließt oder abzieht, Stellen, an denen die Bedientaste des Geräts berührt wird oder an denen das Gerät während des Fertigungsprozesses die Arbeitsfläche berührt, sowie Stellen, an denen Platinen oder andere Komponenten über einen Stecker miteinander verbunden werden.
Für den Einsatz beim Löten zu Hause und in der Werkstatt eignen sich ESD-Antistatikmatten, die sich zusätzlich durch ihre Chemikalienbeständigkeit auszeichnen. ESD-Pinsel und -Bürsten eignen sich auch zum Entfernen von Flussmitteln oder zum Reinigen winziger Bauteile wie Transistoren, Dioden und praktisch aller blanken elektronischen Schaltungskomponenten.
Um es ganz offen zu sagen: Die Reinigung von elektronischen Bauteilen mit irgendetwas kann für diese tödlich sein. Auch beim Auftragen des Schutzlacks ist ein geeigneter Pinsel oder eine Bürste sehr nützlich.
ESD-Ausrüstung - Unterscheidung
Der Buchstabe D in ESD steht in der Regel für ” discharge “ (Entladung). Es ist wichtig zu wissen, dass es auch “device” bedeuten kann, d.h. ein Gerät – Dieses Akronym wurde eher unglücklich in der englischen Sprache geschaffen. Sie sind durch das folgende Symbol gekennzeichnet, das Sie vielleicht schon als Aufkleber in Geschäften für Sicherheitsausrüstung gesehen haben.
Ein elektrostatisch empfindliches Bauelement, abgekürzt ESD, ist ein Bauteil, vor allem ein elektrisches, das durch gewöhnliche elektrostatische Aufladung beschädigt werden kann. Die am häufigsten genannten sind MOSFET-Transistoren, Karten die in der IT verwendet werden, alle Arten von Chips, einige Arten von Dioden und hochpräzise Widerstände.
