Alle os har hørt advarslerne for at sikre, at vi er korrekt jordforbundne, når vi arbejder på vores elektroniske enheder, men har fremskridt inden for teknologien mindsket problemet med statisk elektricitet skader eller er det stadig så udbredt som før? Dagens SuperUser Q & A-indlæg har et omfattende svar på en nysgerrig læsers spørgsmål.

Dagens Spørgsmål og Svar session kommer til os med venlig hilsen af ​​SuperUser-en underafdeling af Stack Exchange, en community-driven gruppe af Q & A-websteder.

Foto courtesy af Jared Tarbell (Flickr). Spørgsmålene

SuperUser-læser Ricku vil gerne vide, om statisk elektricitetskader stadig er et stort problem med elektronik nu:

Jeg har hørt, at statisk elektricitet var et stort problem et par årtier siden. Er det stadig et stort problem nu? Jeg tror, ​​at det er sjældent for en person at "fryse" en computerkomponent nu.

Er statisk elektricitet stadig et enormt problem med elektronik nu?

Svaret

SuperUser-bidragyder Argonauts har svaret for os:

I branchen kaldes det elektrostatisk udladning (ESD) og er langt mere et problem nu end det nogensinde har været; selv om det er blevet mildret noget ved den ret nylige udbredte vedtagelse af politikker og procedurer, der bidrager til at sænke sandsynligheden for ESD-skader på produkter. Uanset hvad dens indvirkning på elektronikindustrien er større end mange andre hele brancher.

Det er også et stort studieemne og meget komplekst, så jeg vil bare røre nogle punkter. Hvis du er interesseret, er der mange gratis kilder, materialer og hjemmesider dedikeret til emnet. Mange mennesker dedikerer deres karriere til dette område. Produkter, der er beskadiget af ESD, har en meget reel og meget stor indflydelse på alle de virksomheder, der er involveret i elektronik, hvad enten det er fabrikant, designer eller "forbruger", og ligesom mange ting, der behandles i en industri, bliver omkostningerne sendt videre til

Fra ESD-foreningen:

Da enheder og størrelsen af ​​deres funktioner bliver kontinuerligt mindre, bliver de mere modtagelige for at blive beskadiget af ESD, hvilket giver mening efter lidt tænkning. Den mekaniske styrke af de materialer, der bruges til at opbygge elektronik, går generelt ned, efterhånden som deres størrelse falder, ligesom materialets evne til at modstå hurtige temperaturændringer, der normalt betegnes som termisk masse (ligesom i makroskalaobjekter). Omkring 2003 var de mindste funktionsstørrelser i 180 nm-rækken, og nu nærmer vi os hurtigt 10 nm.

En ESD-begivenhed, der for 20 år siden ville have været harmløs, kunne potentielt ødelægge moderne elektronik. På transistorer er portmaterialet ofte offeret, men andre nuværende bærende elementer kan også fordampes eller smeltes. Lodde på en IC-stifter (en overflademonterende ækvivalent som et kuglestørrelsesarray er langt mere almindeligt i disse dage) på et printkort kan smeltes, og siliconen selv har nogle kritiske egenskaber (især dens dielektriske værdi), som kan ændres ved høj varme . Taget i det hele taget kan det ændre kredsløbet fra en halvleder til en altid leder, som normalt slutter med en gnist og en dårlig lugt, når chippen er tændt.

Mindre funktionsstørrelser er næsten helt positive fra de fleste metrisk perspektiver ; ting som drift / klokhastigheder, der kan understøttes, strømforbrug, tæt koblet varme generation, etc., men følsomheden for at skade fra hvad der ellers ville betragtes som trivielle mængder energi, stiger også kraftigt, da funktionens størrelse går ned.

ESD-beskyttelse er indbygget i mange elektronik i dag, men hvis du har 500 milliarder transistorer i et integreret kredsløb, er det ikke et problematisk problem at bestemme, hvilken vej en statisk udladning vil tage med 100 procent sikkerhed.

Menneskekroppen er undertiden modelleret (Human Body Model; HBM) med at have 100 til 250 picofarader af kapacitans. I denne model kan spændingen blive så høj (afhængig af kilden) som 25 kV (selvom nogle kun hævder så høj som 3 kV). Ved hjælp af de større tal vil personen have en energi "ladning" på ca. 150 millijoules. En fuldt "ladet" person ville typisk ikke være opmærksom på det, og det bliver afladet i en brøkdel af et sekund gennem den første tilgængelige jordsti, ofte en elektronisk enhed.

Bemærk at disse tal antager, at personen ikke bærer tøj, der er i stand til at foretage en ekstra afgift, hvilket normalt er tilfældet. Der er forskellige modeller til beregning af ESD-risiko- og energiniveauer, og det bliver ret forvirrende meget hurtigt, da de synes at være i modstrid med hinanden i nogle tilfælde. Her er et link til en fremragende diskussion af mange af standarderne og modellerne.

Uanset hvilken specifik metode der bruges til at beregne det, er det ikke og lyder helt sikkert ikke som meget energi, men det er mere end tilstrækkeligt at ødelægge en moderne transistor. For kontekst er en energikilde ækvivalent (ifølge Wikipedia) til den energi, der kræves for at løfte en mellemstor tomat (100 gram) en meter lodret fra Jordens overflade.

Dette falder på det "værste scenario" side af en menneskelig eneste ESD-begivenhed, hvor mennesket bærer en afgift og udleder den til en modtagelig enhed. En spænding, der hidrører fra en relativt lav ladning, opstår, når personen er meget dårligt jordet. En nøglefaktor for, hvad og hvor meget der bliver beskadiget, er faktisk ikke ladningen eller spændingen, men strømmen, som i denne sammenhæng kan tænkes som, hvor lav modstanden af ​​den elektroniske enhed er vej til jorden.

Folk At arbejde omkring elektronik er normalt jordet med håndledsremme og / eller jordstropper på deres fødder. De er ikke "shorts" til jordforbindelse; Modstanden er dimensioneret til at forhindre arbejdstagerne i at fungere som lynstænger (let at blive elektrokutiseret). Håndledbånd er typisk i 1M Ohm-rækken, men det giver stadig mulighed for hurtig afladning af enhver akkumuleret energi. Kapacitive og isolerede emner sammen med andre ladningsgenererende eller lagrende materialer er isoleret fra arbejdsområder, såsom polystyren, bobleplader og plastikkopper.

Der er bogstaveligt talt utallige andre materialer og situationer, der kan resultere i ESD-skade (fra begge positive og negative relative ladningsforskelle) til en enhed, hvor selve kroppen ikke bærer ladningen "internt", men letter netop sin bevægelse. Et tegneserie-niveaueksempel ville være iført en uldragt og sokker, mens du gik på tværs af et tæppe, og derefter plukkede eller rørte ved en metalobjekt. Det skaber en betydeligt højere mængde energi end kroppen selv kunne gemme.

Et sidste punkt på, hvor lidt energi det tager at beskadige moderne elektronik. En 10 nm transistor (ikke almindelig endnu, men det vil være i de næste par år) har en porttykkelse mindre end 6 nm, som nærmer sig, hvad de kalder et monolag (et enkelt lag af atomer).

Det er et meget kompliceret emne, og mængden af ​​skade, som en ESD-hændelse kan forårsage til en enhed, er vanskelig at forudsige på grund af det store antal variabler, herunder udløbshastigheden (hvor meget modstand der er mellem opladningen og en jord) , antallet af stier til jorden gennem enheden, fugtighed og omgivende temperaturer og mange flere. Alle disse variabler kan tilsluttes i forskellige ligninger, der kan modellere effekten, men de er ikke forfærdelige nok til at forudsige den faktiske skade endnu, men bedre til at indramme de mulige skader fra en begivenhed.

I mange tilfælde er dette meget industrispecifikke (tænk medicinsk eller rumfart) er en ESD-induceret katastrofal fejlhændelse et langt bedre resultat end en ESD-hændelse, der går gennem fremstilling og testning ubemærket. Ubemærket ESD-hændelser kan skabe en meget mindre defekt eller måske forværre en allerede eksisterende og uopdaget latent defekt, som i begge scenarier kan blive værre over tid på grund af enten yderligere mindre ESD-hændelser eller bare regelmæssig brug.

De resulterer i sidste ende i en katastrofal og for tidlig fejl i enheden i en kunstigt forkortet tidsramme, der ikke kan forudsiges af pålidelighedsmodeller (som er grundlaget for vedligeholdelses- og udskiftningsplaner). På grund af denne fare, og det er let at tænke på forfærdelige situationer (f.eks. En pacemakerens mikroprocessor eller flystyringsinstrumenter), der kommer op på måder at teste for og model latente ESD-inducerede defekter, er et stort forskningsområde lige nu.

For en forbruger, der ikke arbejder eller ved meget om elektronikproduktion, ser det ikke ud til at være et problem. Da de fleste elektronik er pakket til salg, er der mange sikkerhedsforanstaltninger på plads, der forhindrer de fleste ESD-skader. De følsomme komponenter er fysisk utilgængelige og mere bekvemme stier til jorden er tilgængelige (dvs. et computerchassis er bundet til en jord, der udleder ESD ind i det vil næsten helt sikkert ikke beskadige CPU'en inde i sagen, men i stedet tage den laveste modstandsvej til en jordet via strømforsyningen og stikkontakten). Alternativt er der ingen mulige aktuelle bæreveje; mange mobiltelefoner har ikke-ledende udvendige og har kun en jordsti, når de bliver opladet.

For rekorden skal jeg gennemgå ESD-træning hver tredje måned, så jeg kunne bare fortsætte. Men jeg mener, at dette skal være tilstrækkeligt til at svare på dit spørgsmål. Jeg tror, ​​at alt i dette svar er korrekt, men jeg anbefaler på det kraftigste at læse det direkte for at få bedre kendskab til fænomenet, hvis jeg ikke har ødelagt din nysgerrighed for godt.

En ting, som folk finder modintuitive, er at taskerne du ofte ser elektronik gemt og afsendt i (anti-statiske poser) er også ledende. Antistatisk betyder, at materialet ikke samler nogen meningsfuld ladning fra at interagere med andre materialer. Men i ESD-verdenen er det lige så vigtigt (i videst muligt omfang), at alt har samme jordspændingsreference.

Arbejdsflader (ESD-måtter), ESD-poser og andre materialer holdes almindeligvis bundet til en fælles jord enten ved simpelthen ikke at have et isoleret materiale mellem dem eller mere eksplicit ved at forbinde lave modstandsstier til en jord mellem alle arbejdsbænke; forbindelsesledningerne til arbejdstagerens armbånd, gulvet og noget udstyr. Der er sikkerhedsproblemer her. Hvis du arbejder omkring høje eksplosiver og elektronik, kan dit armbånd være bundet direkte til en jord snarere end en 1M Ohm modstand. Hvis du arbejder rundt meget højspænding, ville du slet ikke gøre dig selv fri.

Her er et citat om omkostningerne til ESD fra Cisco, hvilket måske endda er lidt konservativt, da sikkerhedsskade fra feltfejl for Cisco typisk gør ikke resultere i tab af liv, som kan øge det 100x der henvises til ved størrelsesorden:

Har noget at tilføje til forklaringen? Lyde af i kommentarerne. Vil du læse flere svar fra andre tech-savvy Stack Exchange brugere? Se hele diskussionsgruppen her.

Sådan ændres placeringen af ​​downloadfolderen til Internet Explorer

Som standard, når du downloader noget ved hjælp af Internet Explorer, gemmes den vigtigste Downloads-mappe til din brugerkonto. Hvis du hellere vil gemme dine filer et andet sted, kan du ændre standard gemmappen. Sådan gør du det. I Internet Explorer skal du klikke på knappen Værktøjer på højre side af værktøjslinjen og derefter klikke på "Vis downloads" på rullemenuen.

(how-to)

Sådan håndterer du Minecraft-tilfælde og -moduler med MultiMC

Uanset om du er en mega-modder, søger nogen at holde dine Minecraft-versioner og deres ledsagende verdener på en god ordnet måde, eller hvis du vil helt silo dine børns Minecraft-oplevelse for at holde deres verdener adskilt og skære ned på kampene, er MultiMC løsningen på dine problemer. Hvorfor vil jeg gøre det?

(how-to)