¿Es realmente tan peligrosa la electricidad estática? [duplicar]

¿Es realmente tan peligrosa la electricidad estática?

Sí.

Los caminos conductores dentro de un circuito integrado son realmente pequeños , por lo que no se necesita mucha energía para vaporizarlos.¹

Hay millones de estos caminos dentro de los circuitos integrados de un Arduino, y solo se necesita dañar uno de ellos para romper el dispositivo. Es posible que tengas suerte y rompas alguna función que no estés usando, pero no es una buena apuesta.

¿Puedo realmente destruir algo simple como un módulo Arduino si lo toco?

¿Qué te hace pensar que un Arduino es "simple"? Los microcontroladores se encuentran entre los objetos más complejos y delicados que fabrican los humanos. Los huevos Fabergé son simples y duraderos en comparación.

¿Como sucedió esto?

Ocurre de la misma manera que se produce una descarga al tocar el pomo de una puerta. Siempre que el camino a través del dispositivo sea un mejor camino para la electricidad que filtrarse a través de los zapatos y el aire, tomará ese camino.

En general, el dispositivo es una buena ruta porque está enchufado a una fuente de alimentación, lo que significa que hay una ruta a tierra, que es una ruta de baja impedancia a un potencial de voltaje mucho más bajo.

Algunos de los pines de entrada de Arduino estarán protegidos contra descargas estáticas, pero probablemente no todos. Incluso aquellos que están protegidos pueden morir con suficientes golpes. La protección no hace que un pin sea invulnerable, solo le permite resistir una cierta cantidad de energía ESD. Como cualquier armadura, golpéala suficientes veces con suficiente energía y podrás atravesarla.

Sin embargo, esto no quiere decir que desenchufar el dispositivo sea una buena solución al problema. Por un lado, anula gran parte de la protección integrada en el dispositivo, porque parte de ella funciona desviando las energías peligrosas a tierra. Cuando desconecta el dispositivo, elimina ese camino, por lo que ahora la electricidad se ve obligada a tomar un camino diferente a través del dispositivo, uno sin esta protección. Un dispositivo desenchufado todavía tiene otras rutas conductoras que conducen a un potencial de voltaje más bajo. Considere que los humanos y los zapatos son malos conductores, sin embargo, logramos acumulaciones estáticas y podemos electrocutarnos.

¿Algo más que deba saber?

Vaya a una buena tienda de herramientas electrónicas y mire todos los productos antiestáticos disponibles. Están hechos por una buena razón. Comprar algo. Usalos, usalos a ellos. :)

Notas al pie:

1. El tipo de descargas estáticas que siente al tocar el picaporte de una puerta varía entre 5 kV y 15 kV dependiendo de varios factores;² la corriente máxima puede ser de 1 A. La electricidad estática se equilibra en aproximadamente un microsegundo y no pasa por su corazón. por lo que es simplemente molesto para un humano pero potencialmente fatal para una puerta de semiconductores.

   El cuerpo humano también puede cargar a menos de 5 kV antes de descargar. Existe un rango en el que todavía hay suficiente energía en la descarga para dañar un circuito integrado sensible, pero en el que la energía es demasiado baja para que los nervios la perciban.

2. El aire seco permite que el cuerpo humano almacene más carga porque se filtra más lentamente que el aire húmedo, por lo que la energía en una descarga estática generalmente aumenta en invierno. Su tipo de calzado también afecta la cantidad de energía que puede entregar en una descarga estática, al igual que la alfombra. Luego tienes efectos como qué tan húmeda está tu piel, si tienes callos en los dedos, etc.

ESD se basa en el hecho de que los objetos pueden tener una carga estática, por ejemplo, cuando los electrones se desprenden de ellos por fricción; el contacto con otro objeto crea una transferencia de carga destructiva si no se controla adecuadamente. Si reorganizar su suéter puede incendiar el tanque de un automóvil , puede estar seguro de que las ESD pueden ser peligrosas para los rastros increíblemente pequeños en cualquier circuito integrado. Un chip bajo ESD tiene prácticamente la misma tasa de supervivencia que cualquier persona que esté debajo de un árbol en medio de un campo durante una tormenta eléctrica.

Todo se reduce a la prevención y la protección. Primero, protección. Las placas más difundidas, como Arduino, tienen protección ESD (de lo contrario, tendrían muy poco éxito al ver cómo las personas pueden generar descargas fácilmente) y, en general, se hacen muy pocos informes de placas que no funcionan por ESD. Sin embargo, los componentes discretos, como los transistores, los excluyen, por lo tanto, si construye un circuito alrededor de ellos, usted y solo usted debe asegurarse de que los circuitos estén protegidos de tales descargas.

En general, se basan en diodos que sujetan el voltaje de entrada/drenan la energía de la entrada:

Tengo una capacitación de certificación anual en ESD en mi empresa (requisito previo para tener acceso a los laboratorios), y nos mostraron una de esas viejas películas de capacitación en las que el instructor estaba usando un detector de ESD (básicamente, un 'visor con una antena de RF ) en experimentos. Te sorprendería lo fácil que es generar 10000V: arrastrar los pies, deslizar un trozo de plástico sobre papel... Incluso deslizar esos chips fuera de sus tubos (si no uno de esos seguros ESD) lo hará. Y cuando sucede, el alto voltaje puede perforar el aislamiento de los semiconductores y reducir drásticamente su resistencia de entrada (de 10 megaohmios a 100k en el video), si no provoca un corto. No parece que sea mucho, pero haga un cortocircuito donde se supone que no debe haber ninguno y es probable que su circuito no funcione.

Por lo general, esto se evita mediante el uso de una conexión a tierra adecuada: el uso de tapetes disipadores (ni conductores ni aisladores) como superficie de trabajo y muñequeras atadas a ellos a través de una resistencia integrada de 1 Mohm para descargas controladas e inofensivas (y sin acumulación de carga) tanto de su cuerpo como de su cuerpo. y la unidad bajo prueba. También existen ionizadores de aire para cancelar cargas de no conductores como papel o cinta. El suelo en sí suele ser de un material disipativo, atado a la red de tierra.