Новости

Apr 02, 2023

Снижение статического электричества

Доцент Нильс Йонассен раз в два месяца вел статическую колонку, в которой

Доцент Нильс Йонассен раз в два месяца вел статическую колонку, которая появлялась в журнале Compliance Engineering Magazine. В этой серии были рассмотрены зарядка, ионизация, взрывы и другие темы, связанные с электростатическим разрядом. Ассоциация ESD, сотрудничающая с журналом In Compliance, переиздает эту серию, поскольку статьи предлагают непреходящее понимание области электростатики.

Профессор Йонассен был членом Ассоциации ОУР с 1983 по 2006 год. В 1989 году он получил награду Ассоциации ESD за выдающийся вклад и является автором технических статей, книг и технических отчетов. Его помнят за его вклад в понимание электростатического управления, и в его память мы повторяем «Мистера Статика».

~ Ассоциация ОУР

Перепечатано с разрешения журнала Compliance Engineering Magazine, Mr. Static Column. Авторские права © UBM Cannon.

Повреждающее воздействие статических зарядов на изоляторы можно уменьшить или даже свести на нет.

В первой из этой серии, состоящей из двух частей («Снижение статического электричества – Часть I: Проводники», журнал «Compliance Magazine», июнь 2013 г.), рассказывается о снижении статического заряда на проводниках. Во второй части рассматриваются заряды на изоляторах, которые необходимо нейтрализовать иначе, чем заряды на проводниках.

В принципе существует три метода нейтрализации зарядов на изоляторах: проводимость по объему материала, проводимость по поверхности материала и притяжение противоположно заряженных ионов из воздуха.

Объемная проводимость

Если материал содержит подвижные носители заряда, его называют объемным проводящим. Если напряженность поля E в материале высвобождает плотность тока j, объемная проводимость материала g определяется выражением

j = γE (1)

или, как обычно пишут,

Е = ρj (2)

где r = 1/γ — объемное удельное сопротивление. Эти уравнения являются формами закона Ома. Из уравнения 2 следует, что единицей измерения r является (В/м)/(А/м2) = Ω ∙ м.

На рисунке 1 показан материал A с объемным удельным сопротивлением ρ и относительной диэлектрической проницаемостью εr. «А» покоится на заземленной пластине G. Если А заряжен с поверхностной плотностью заряда σ, в А устанавливается поле Е, направленное в сторону G. Предполагается, что все силовые линии (полный электрический поток) от заряда, проходящего через A (т. е. поле вне A незначительно). Это поле заставляет положительные носители заряда двигаться к G, а отрицательные носители заряда - к поверхности A, в конечном итоге нейтрализуя поле исходного заряда.

Рисунок 1: Материал A имеет объемное удельное сопротивление r и относительную диэлектрическую проницаемость εr.

Плотность заряда σ, по-видимому, уменьшается в материале A согласно уравнению

(3)

где so - начальная плотность заряда,

т = месяц, (4)

– постоянная времени, εo = 8,85 × 10–12 Ф ∙ м–1. Поэтому на основе измерения параметров материала r и er можно предсказать, насколько быстро нейтрализуется поверхностный заряд. Тогда возникает вопрос, как сделать изоляторы объемными проводящими.

Объемные проводящие изоляторы

Говорить о транспортировке зарядов через изолятор противоречиво. Если бы это было возможно, материал не был бы изоляционным. За прошедшие годы было предпринято множество попыток придать изоляционным материалам подходящую проводимость, не разрушая при этом их другие (обычно механические) желаемые свойства. Обычно это делается путем смешивания материала с проводящими добавками. Самым известным примером такого внутреннего антистатика является углеродная сажа. Углеродная сажа может быть добавлена ​​к различным полимерным материалам и используется, когда результирующее почернение основного материала является приемлемым.

В течение многих лет наиболее важной областью использования технического углерода была проводящая резина. Обычная вулканизированная резина может иметь объемное удельное сопротивление 1013 Ом∙м, но добавление технического углерода может снизить удельное сопротивление до 1015 раз. Однако обычно удельное сопротивление около 105–106 Ом∙м достаточно низкое, чтобы предотвратить опасные или раздражающее накопление заряда.