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Lösungen

Es gibt zwei grundlegende Methoden zur Vermeidung von elektrostatischen Schäden: 1) Entladung am Gerät verhindern oder 2) das Niveau der statischen Elektrizität senken.

1) Entladung am Gerät verhindern

Die meisten Leute wissen, dass die Wahrscheinlichkeit von Entladungen normalerweise mit größer werdendem Abstand abnimmt. Das heißt Entladungen können ganz einfach vermieden werden, wenn man einen angemessenen Abstand zum statisch geladenen Objekt einhält. Steigt die elektrische Spannung zwischen zwei Elektroden langsam an, wird die Spannung zwischen den Elektroden zum Zeitpunkt der Entladung als Durchbruchspannung bezeichnet. Die Durchbruchspannung V [V] wird in der folgenden Gleichung als die Funktion des Produktes aus Gasdruck p [Druck] und Schlagweite d [mm] (Abstand zwischen den Elektroden) dargestellt.
V = f(pd)
Das ist das sogenannte Paschen-Gesetz. Unter normalem Luftdruck wird pro Millimeter 1 kV Entladung erzeugt.

Das Diagramm rechts ist eine sogenannte Paschenkurve. Sie stellt das Verhältnis zwischen der Durchbruchspannung und dem Abstand zwischen den Elektroden dar. Die horizontale Achse ist der Gasdruck x Abstand zwischen den Elektroden, und die vertikale Achse zeigt die Durchbruchspannung. Die Kurve teilt das Diagramm in zwei Bereiche. Der obere Bereich ist der Entladungsbereich, und der untere Bereich stellt den entladungsfreien Bereich dar. Wie Sie sehen können, steigt die Durchbruchspannung, je größer die Entfernung wird.

2) Das Niveau der statischen Elektrizität senken

Eine besonders effektive Methode zur Vermeidung von elektrostatischen Schäden ist die Verringerung der Gesamtmenge an statischer Elektrizität in der näheren Umgebung. Der Bereich, in dem die statische Elektrizität auf einem gleichbleibenden Niveau gehalten wird, um Schäden durch elektrostatische Entladungen zu vermeiden, wird als ESD-geschützter Bereich bezeichnet (EPA). Allgemein werden die folgenden Methoden verwendet, um die statische Elektrizität gering zu halten:

  • Erdungsarmband

    Indem die Bedienungsperson kontinuierlich geerdet bleibt, kann mit Hilfe dieser Methode verhindert werden, dass sich statische Elektrizität am menschlichen Körper entlädt. Die folgende Formel zeigt die Bedingungen für den Erdungswiderstand in einem ESD-geschützten Bereich, wenn ein Erdungsarmband getragen wird.

    0.75 ≤ Rg ≤ 35 [MΩ]

    Eine der wesentlichen Anforderungen an ein Erdungsarmband ist, dass es im Notfall ganz leicht entfernt werden kann. Das Erdungskabel sollte sich mit einer Krafteinwirkung zwischen 5 und 25 N lösen.

    Außerdem kann ein Erdungsarmband nicht unendlich lange verwendet werden. Deshalb sollte es regelmäßig überprüft werden. Optimalerweise sollte es vor jeder Verwendung überprüft werden, aber diese häufigen Kontrollen nehmen natürlich sehr viel Zeit in Anspruch. Um diesen doch erheblichen Zeitaufwand zu verringern, wurde ein unter dem Namen „Erdungsarmband-Monitor“ bekanntes Produkt entwickelt. Dieses Überwachungsgerät gibt einen Alarm aus oder erzeugt ein elektronisches Signal, sobald die Verbindung zur Bedienungsperson unterbrochen wird.

  • Ionisator

    Die oben beschriebenen Methoden können zur Vermeidung von elektrostatischen Entladungen durch Erdung der Person oder der umliegenden Geräte verwendet werden. Allerdings treten immer wieder Situationen auf, in denen statische Elektrizität auf dem Werkstück nicht einfach durch Erdung beseitigt werden kann. In diesen Situationen ist die gängigste Methode der Einsatz eines Ionisators.

    Methode zur Vermeidung von elektrostatischen Entladungen nach Typ
    Human Body Modell (HBM):
    Erdungsarmband, etc…
    Maschinenmodell (MM):
    Erdung des Geräts, etc…
    Charge Device Modell (CDM):
    Einsatz eines Ionisators zur Beseitigung von statischer Elektrizität am Werkstück, etc…

    Von den oben genannten drei elektrostatischen Schadenstypen ist das Charge Device Modell (CDM) das gängigste Entladungsmodell. Aus diesem Grund ist in den meisten Fällen die Verwendung eines Ionisators zur Beseitigung von statischer Elektrizität die wirkungsvollste Methode.