정전기 방지 (ESD)
통신장비 제조업에 종사하면서 정전기 예방을 매우 중요시 하였다.
일상 생활에서도 흔히 접할 수 있는 정전기가 전자 부품들에는 치명적인 손상을 유발할 수 있었다.
정전기란?
전하가 정지 상태에 있어 흐르지 않고 머물러 있는 전기이다. (=전하의 에너지 크기)
우리가 일반적으로 말하는 전기는 동전기로 움직이는 전기를 말하고 정전기의 반대 개념이다.
정전기는 마찰이 일어날 때 전자들이 다른 물체로 이동하며 정전기가 충전된다.
*전하란?
→ electric charge, 물체가 띠고 있는 정전기의 양을 말하고 양전하와 음전하로 나누어짐
*에너지란?
→ Energy, 물리적인 일을 할 수 있는 능력 / 에너지는 전압*전하량으로 얻을 수 있음
정전기 방전 (ESD, Electrostatic Discharge)
물체에 축전된 전하가 다른 물체와 접촉하는 순간 순식간에 정전기가 빠져나가는 현상을 말한다.
문고리나 자동차 손잡이에서 순간적으로 스파크가 튀는 현상을 경험해본적 있을 것이다.
이는 우리 몸에 쌓여있는 정전기가 순간적으로 방전되며 나타나는 현상이다.
정전기 방전 시 발생하는 전류의 크기
정전기 방전으로 인해 다량의 전하가 급속하게 이동 시 과전류 발생으로 전자 부품들이 손상될 수 있다.
발생되는 전류의 크기는 시간과 반비례하며 시간은 저항과 관련이 있다.
사람의 경우 저항이 약 1500ohm정도 이므로 일반적인 전자 부품들에 비해 저항이 높다.
그러므로 더 높은 전압이 사람에 방전되더라도 Peak 전류는 낮아서 문제가 되지 않는 것이다.
정전용량 (Capacitance, 쿨롱 C)
전하를 저장할 수 있는 능력을 말하며, 단위는 F 패럿이다.
유전율이 크고 면적이 크고 간극거리가 좁으면 정전용량이 크다.
*유전률이란?
→ 부도체의 전기적인 특성을 나타내는 중요한 특성값으로 높으면 전기가 더 잘 통함
(인체의 유전율은 약 46 이상)
충전된 전하량은 정전용량 C와 전압 V의 세기와 비례한다.
즉, 정전용량이 크면 전압이 낮아도 큰 전류를 발생시킬 수 있다.
정전기에 민감한 소재를 다룰 때는 정전용량이 큰 물체를 항상 조심해야 한다.
방전 시간은 t=RC로 정전용량이 클 수록 저항이 낮은 것을 사용하면 신속히 방전된다.
하나의 예시로 아래 사진에 금속 바이스의 경우 정전용량이 매우 크므로 많은 전하가 충전되어 있다.
이때 바이스에 전자 부품을 고정하는 용도로 바로 사용하면 전자 부품에 과전류가 들어갈 수 있다.
그러므로 바이스 사용 전 저항이 낮은 도선을 접지하여 완전 방전시켜서 충전된 전하를 없앤 후 사용해야 한다.
정전기 예방 방법
정전기 예방은 대전 방지을 위해 저항체를 사용하여 전류의 속도 제어한다.
매우 적은 양의 전류가 흐르는 제전 재질을 사용하여 천천히 정전기를 방전시키는 원리이다.
단, 제전 재질을 통한 정전기 방전 속도가 정전기 충전 속도보다 낮으면 방전되지 않으므로 적합한 저항을 가진 제전 재질을 사용하는 것이 중요하다.
도체의 경우에는 쌓이는 전하량이 매우 많기 때문에 저항이 매우 낮은 접지선을 사용하여 도체에 전하가 쌓이지 않도록 한다.
정전기 측정 방법
정전기 측정은 계측기를 이용하며, 접촉식과 비접촉식이 있다.
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