日常生活や職場での静電気対策

すべての人の日々の活動は、宇宙での移動に関連しています。さらに、彼は歩くだけでなく、交通機関を使って旅行します。

それぞれの運動中に静電荷の再分布が発生し、各物質の原子と電子の間の内部平衡のバランスが変化します。それは帯電のプロセス、つまり静電気の形成に関係しています。

固体では、電荷の分布は電子の移動によって引き起こされ、液体と気体では、電子と荷電イオンの両方が原因で発生します。これらすべてが一緒になって潜在的な違いを生み出します。

静電気の原因

静力の発現の最も一般的な例は、学校の物理学の最初の授業で、ガラスとエボナイトの棒をウールの布にこすりつけ、小さな紙片がそれらに引き寄せられることを実証するときに説明されます。

エボナイトの棒に集中した静電気の作用で細い水流をそらした経験も知られています。

日常生活では、静電気が最も頻繁に発生します。

• ウールまたは合成繊維の衣服を着ているとき。

• ゴム底の靴や毛糸の靴下を履いてカーペットやバトゥムの上を歩くこと。

• プラスチック製品の使用。

状況は次のような理由でさらに悪化します。

• 敷地内の乾燥した空気。

• 高層ビルが作られる鉄筋コンクリートの壁。

静電気が発生する仕組み

通常、肉体には同数のプラスとマイナスの粒子が含まれており、そのためバランスが保たれ、ニュートラルな状態が確保されています。妨害されると、身体は特定の兆候の電荷を獲得します。

静的とは、体が動かずに静止している状態を意味します。物質の内部では分極、つまりある部分から別の部分への電荷の移動、または近くの物体からの電荷の移動が発生することがあります。

物質の帯電は、次の場合に電荷の取得、除去、または分離によって発生します。

• 摩擦力または回転力による材料の相互作用。

• 気温の急激な低下。

• さまざまな方法での照射。

• 肉体を分割したり切断したりすること。

電気料金 物体の表面上、または物体からいくつかの原子間距離を隔てた距離に分布しています。接地されていない物体の場合、それらは接触層の領域全体に広がり、地面の輪郭に接続されている物体の場合、それらはそこに流れ落ちます。

身体からの静電荷の取得とその排出は同時に起こります。体が外部環境で消費するよりも大きな潜在的なエネルギーを受け取ると、帯電が起こります。

この立場から実際的な結論が得られます。静電気から人体を保護するには、発生した電荷を人体からアースループに排出する必要があります。

静電気の推定方法

物理物質は、他の物体との摩擦による相互作用時にさまざまな符号の電荷を形成する能力に応じて、摩擦電気効果のスケールで特徴付けられます。写真にはその一部を掲載しております。

それらの相互作用の例として、次の事実が挙げられます。

• ウールの靴下やゴム底の靴を履いて乾いたカーペットの上を歩くと、人体が最大 5 ÷ -6 kV まで帯電する可能性があります。

• 乾燥した道路を走行する自動車の車体には最大 10 kV の電位がかかります。

• プーリーを回転させる駆動ベルトは 25kV に充電されます。

ご覧のとおり、静電気の可能性は家庭環境であっても非常に高い値に達します。しかし、電力がそれほど多くなく、その放電は接触パッドの高抵抗を通過し、ミリアンペアかそれ以上の単位で測定されるため、これは私たちに大きな害を及ぼしません。

さらに、空気中の湿度によっても大幅に減少します。さまざまな素材と接触したときの身体応力の量への影響がグラフに示されています。

彼の分析からは、湿気の多い環境では静電気の発生が少なくなるという結論が得られます。したがって、それと戦うためにさまざまな保湿剤が使用されます。

自然界では、静電気が非常に大きくなることがあります。雲が長距離を移動すると、雲の間に大きな電位が蓄積し、雷によって現れます。そのエネルギーは樹齢100年の木を幹に沿って裂いたり、住宅の建物を焼き払ったりするのに十分です。

日常生活で静電気が放電すると、指が「つまむ」ような感覚を感じたり、毛織物から発せられる火花が見えたり、エネルギーや効率の低下を感じたりします。日常生活で私たちの体がさらされる電流は、健康や神経系の状態に悪影響を及ぼしますが、明らかな目に見える損傷を引き起こすことはありません。

産業用測定機器のメーカーは、機器のボックスと人体の両方に蓄積された静電荷の電圧の大きさを正確に測定できるデバイスを製造しています。

家庭内の静電気から身を守る方法

私たち一人ひとりが、身体に脅威をもたらす静電気放電が形成されるプロセスを理解する必要があります。それらは既知であり、制限されている必要があります。この目的のために、国民に人気のテレビ番組を含むさまざまな教育活動が実施されています。

これらには、利用可能な手段の助けを借りて、静的張力を作成する方法、その測定の原理、および予防策を実行する方法が示されています。

たとえば、摩擦電気効果を考慮すると、髪をとかすには、ほとんどの人が使用しているような金属やプラスチックではなく、天然木の櫛を使用するのが最善です。この木材は中性の性質を持っており、髪にこすり付けても帯電しません。

乾燥した路面を走行するときに車体から静電気を除去するために、底部に取り付けられた特別な帯電防止ストリップが使用されます。これらのさまざまなタイプが広く販売されています。

車にそのような保護がない場合は、車のイグニッションキーなどの金属製の物体を使用してケースを短期間接地することで電圧電位を取り除くことができます。給油前にこの手順に従うことが特に重要です。

合成素材で作られた衣服に静電気が蓄積した場合、帯電防止組成物を含む特別な容器からの蒸気を処理することで静電気を除去できます。一般に、そのような生地の使用は減らし、リネンやコットンなどの天然素材を着るのが良いでしょう。

ゴム底の靴も充電の蓄積に役立ちます。体への悪影響が軽減されるので、天然素材で作られた帯電防止インソールを入れるだけで十分です。

都市部のアパート特有の冬の乾燥した空気の影響についてはすでに議論されています。特別な加湿器や家庭用品の上に湿らせた小さな布片を置くと、環境が改善され、静電気の発生が減少します。ただし、屋内で定期的にウェットクリーニングを行うことで、帯電した粒子やほこりを適時に取り除くことができます。これは自分自身を守るための最良の方法の 1 つです。

家庭用電化製品も動作中にボックスに静電気が蓄積しますが、建物回路の共通アースに接続された等電位ボンディング システムは、その影響を軽減するように設計されています。単純なアクリル製の浴槽や、同じインサートを備えた古い鋳鉄構造であっても、静電気の影響を受けるため、この方法で保護する必要があります。

製造時に静電気に対する保護はどのように行われますか?

電子機器の性能を低下させる要因

半導体材料の製造時に発生する放電は、デバイスの電気的特性を破壊したり、デバイスを完全に無効にしたりするなど、大きな害を及ぼす可能性があります。

実稼働環境では、廃棄は任意に行われる可能性があり、さまざまな要因に依存します。

• 受信容量の値。

• 潜在的なエネルギー。

• 接点の電気抵抗。

• 過渡現象の種類。

• その他の事故。

この場合、10 ナノ秒程度の初期時間で、放電電流は最大まで増加し、その後 100 ～ 300 ナノ秒以内に減少します。

作業者の体を通して半導体デバイス上で発生する静電気放電の性質を写真に示します。

電流の大きさは、人が蓄積した電荷の容量、身体の抵抗、および接触パッドの影響を受けます。

電気機器の製造では、接地面を介して接触が形成されるため、オペレータの介入なしに静電気放電が発生することがあります。

この場合、放電電流はデバイスケースに蓄積された電荷容量と形成されたコンタクトパッドの抵抗の影響を受けます。この場合、誘導された高電圧電位と放電電流が最初の瞬間に半導体に同時に影響を与えます。

このような複雑な影響により、次のような損害が発生する可能性があります。

1.具体的には、要素の性能が低下して使用できなくなる場合。

2. 非表示 — 出力パラメーターを減らすことによって、場合によっては確立された工場出荷時の特性の範囲内に収まることもあります。

2 番目のタイプの故障は検出が困難です。これらの故障は、ほとんどの場合、作業中の生産性の低下に影響します。

高静電圧の作用によるこのような損傷の例は、ダイオード KD522D と集積回路 KR1005VI1 LSI に適用される電圧-電流特性の偏差プロットによって示されています。

茶色の線番号 1 は、電圧を増加させたテスト前の半導体デバイスのパラメータを示し、曲線番号 2 および 3 は、誘導電位の増加の影響によるそれらの減少を示しています。ケース #3 では、より大きな影響があります。

次の行為によって損害が発生する可能性があります。

• 半導体デバイスの誘電体層を破壊したり、結晶構造を破壊したりする過大な誘導電圧。

• 電流密度が高いと高温が発生し、材料の溶解や酸化層の燃焼につながります。

• テスト、電気温熱トレーニング。

潜在的な損傷は、すぐには作業に影響を与えるのではなく、数か月、場合によっては数年間の作業後に影響を与える可能性があります。

生産時に ESD 保護を実行する方法

産業機器の種類に応じて、操作性を維持するために次のいずれかの方法、またはそれらの組み合わせが使用されます。

1. 静電気の発生を除去します。

2. 職場への立ち入りを阻止する。

3. 放電の作用に対するデバイスおよび付属品の抵抗を増加します。

方法 1 と 2 を使用すると、複合施設内のさまざまなデバイスの大規模なグループを保護できます。方法 3 は個々のデバイスに使用されます。

機器の操作性を維持する高い効率は、接地ループに接続された金属メッシュで四方を囲まれた空間であるファラデーケージに機器を配置することによって実現されます。外部電場は内部に侵入せず、静磁場を備えています。

シールドケーブルはこの原理に基づいて動作します。

静的アクションに対する保護は、次の実装原則に従って分類されます。

• 物理的および機械的。

• 化学;

• 建設的にも技術的にも。

最初の 2 つの方法を使用すると、静電気の発生を防止または軽減し、静電気の排出速度を高めることができます。 3 番目の方法は、デバイスを電荷の影響から保護しますが、デバイスの放電には影響しません。

次の方法で廃棄物の排水を改善できます。

• 王冠を作成する。

• 電荷が蓄積する材料の導電率を高めます。

これらの問題を解決します。

• 空気のイオン化。

• 作業面の増加。

• 最高の体積伝導率を持つ材料の選択。

その実装のおかげで、デバイスの動作要素への影響を排除して、静電気を接地回路に導くために事前に準備されたハイウェイが作成されます。この場合、作成されたパスの合計電気抵抗が 10 オームを超えないようにすることが考慮されます。

材料の耐性が大きい場合は、他の方法で保護が行われます。そうしないと、表面に電荷が蓄積し始め、地面と接触すると放電する可能性があります。

電子機器のメンテナンスや調整に従事するオペレーター向けに、職場での複雑な静電気保護を実装した例を写真に示します。

テーブルの表面は、特別な端子を使用した接続ワイヤと導電性パッドによってグランド ループに接続されています。オペレーターは特殊な服装で、導電性の靴底を履いて、専用の椅子に座って作業します。これらすべての対策により、蓄積された電荷を地上に効果的に処分することが可能になります。

作動空気イオナイザーは湿度を調整し、静電気の可能性を減らします。それらを使用するときは、空気中の水蒸気の含有量の増加が人の健康に悪影響を与えることが考慮されます。したがって、彼らはそれを約40％に維持しようとします。

また、部屋を定期的に換気するか、空気がフィルターを通過してイオン化して混合し、結果として生じる電荷の中和を確実にする換気システムを使用することも効果的な方法です。

人体によって蓄積される可能性を減らすために、ブレスレットを使用して、帯電防止服と靴のセットを補完することができます。バックルで肩に取り付けられる導電性バンドで構成されています。後者はアース線に接続されます。

この方法では、人体に流れる電流が制限されます。その値は 1 ミリアンペアを超えてはなりません。値を大きくすると痛みや感電の恐れがあります。

電荷を地面に放電する際には、1 秒あたりの放電速度を確保することが重要です。この目的には、電気抵抗の低い床材が使用されます。

半導体基板や電子部品を扱う場合は、静電気による損傷に対する保護も提供されます。

• 検査中の電子基板やブロックの端子の強制バイパス。

• 接地された作業ヘッドを備えた工具やはんだごてを使用します。

車両に設置されている可燃性液体の容器は金属チェーンで接地されています。飛行機の胴体にも、着陸時の静電気を防ぐ金属ケーブルが装備されています。