D és Tsa. Bt. - Töltődés részletesebben: triboelektromos folyamatok

Katalógus

Töltődés részletesebben: triboelektromos folyamatok

2019.08.23. 14:52

Az elektrosztatikus töltés létrehozását „triboelektromos töltődésnek” nevezzük abban az esetben, hogyha anyagok érintkezése és elválasztása váltja ki.

Triboelektromos töltés – az anyagok összeérintkezése

1. ábra

2. ábra

Az elektrosztatikus töltés létrehozását „triboelektromos töltődésnek” nevezzük abban az esetben, hogyha anyagok érintkezése és elválasztása váltja ki. A „triboelektromos” kifejezés a görögből származik: tribo – jelentése „dörzsölni”, és elektros – jelentése „borostyán” (őskori fák fosszilis gyantája). Része az elektronok cseréje anyagok között. A sztatikus töltöttség nélküli anyag atomjai magjukban egyenlő arányban tartalmaznak pozitív (+) protonokat és negatív (-) elektronokat, amelyek az atommag körül keringenek. Az 1. ábrán az „A” anyag azonos számú protonból és elektronból épül fel. A „B” anyag szintén egyenlő arányban tartalmazza a kétfajta részecskét (bár talán más mennyiségben, mint „A” anyag). Mindkét anyag elektromosan semleges.

Amikor két anyag érintkezik, majd elválik egymástól, negatív töltésű elektronok kerülnek át az egyik felületéről a másikéra. Az anyagok természetétől függ, hogy ilyen esetekben melyik veszít és melyik vesz fel elektronokat. Amelyik elektronokat veszít, pozitív töltöttségűvé válik, míg az, amelyik felveszi őket, negatívvá. Ez látható a 2. ábrán.

A sztatikus elektromosságot coulomb-ban mérjük. Egy egységnyi „q” töltés meghatározásához egy anyagon a tárgy kapacitását („C”) és feszültségpotenciálját („V”) kell összeszoroznunk:

q = C*V

Ezzel együtt általában azzal a voltban meghatározott értékkel dolgozunk, hogy egy anyag felületén mekkora az elektrosztatikus potenciál.

Az itt leírtaknál sokkal összetettebb folyamat az anyagok érintkezése, az elektronok átadása és az elválasztás. A triboelektromos töltésgenerálás nagyságát befolyásolja az anyagok érintkezési felülete, az elválasztás sebessége, a relatív páratartalom és az anyagok kémiai összetétele, csakúgy, mint a felület munkafázishoz kapcsolódó funkciója és más tényezők. Hogyha a kialakuló töltés az anyagon marad, elektrosztatikus töltés lesz belőle. Ez a töltés átmozoghat az anyagról, elektrosztatikus kisülést vagy valamilyen ESD eseményt okozva.

A felszabaduló töltés nagyságát szintén befolyásolják még további tényezők, mint a kisülésben érintett áramkör ellenállása, és az érintkező felületek közötti interfész érintkezési ellenállása. Az 1. táblázatban láthatóak általánosan jellemző töltésgeneráló helyzetek és a képződő feszültség Voltban mért értékei. Ezen túl látható a páratartalom hozzájárulása is a töltésfelhalmozódás csökkentéséhez. Szükséges megjegyezni, hogy a sztatikus töltés képződése magas relatív páratartalom esetén is előfordul.

táblázat

Példák töltés képződésére – Jellemző Volt értékek

Töltésképződés oka	10-25% relatív páratartalom	65-90% relatív páratartalom
Átsétálás szőnyegen keresztül	35.000 V	1.500 V
Átsétálás műanyag padlón át	12.000 V	250 V
Dolgozó a munkaállomáson	6.000 V	100 V
Műanyag zacskó, felvéve a munkaállomásról	20.000 V	1.200 V
Szék műanyag szivaccsal	18.000 V	1.500 V

Más módon is létrejöhet elektromos töltés egy anyagon, mint például indukcióval, ionizációval, vagy másik töltött tárggyal való érintkezésen keresztül. Ugyanakkor a triboelektromos töltődés a leggyakoribb.

Forrás:

Fundamentals of Electrostatic Discharge
Part One—An Introduction to ESD
© 2013, EOS/ESD Association, Inc., Rome, NY

https://www.esda.org/esd-overview/esd-fundamentals/part-1-an-introduction-to-esd/