Ковры не бьют электричеством - бьются люди

Еще никого не убило удар током от ковра (по крайней мере никого, кого бы мы знали). Ток, освобождающийся во время того, удара, слишком мал, чтобы повредить кому-либо. Но для электронных компонентов и его может оказаться более, чем достаточно. Статическое электричество с напряжением несколько тысяч вольт еле заметил долбанет вас (ведь ток будет слишком мал, чтобы егс реально ощутить), но может вывести из строя чувствительные электренные компоненты. Раз уж мы собрались экспериментировать с электричеством, то помните о необходимых мерах предосторожности против электростатического разряда, или ЭСР (electrostatic discharge - ESO). За более конкретными указаниями обращайтесь к разделу "Советы по предотвращению накопления статическто электричества" ниже в этой главе. Вы можете значительно снизить риск получить ущерб от статического электричества, предприняв несколько предельно простых мер по защите себя, ваших инструментов и изделий. Стоимость таких мер минимальна, но без их знания вы не сможете препятствовать накоплению опасных статических зарндоз на вашем рабочем месте.

 

Статическое электричество накапливается до тех пор, пока оно не получает возможности рассеяться или как-то вырваться на свободу. В большинстве случаев со временем накопленный заряд рассасывается самостоятельно, но иногда он может "выстрелить" сразу. Молния— одна из наиболее распространенных форм мгновенно высвобождающейся энергии статического электричества.

 

Разработчики стараются сделать так, чтобы электронные компоненты могли выдержать статическое электричество. Так, например, большинство обычных конденсаторов (элементов, накапливающих в электрическом поле энергию) хранят очень малые заряды в течение очень малых периодов времени, но иногда применяются и такие (чаще всего в блоках питания), которые могут хранить небезопасный для жизни заряд в течение часов. Осторожно работайте с крупными конденсаторами, которые могут накапливать значительный заряд, чтобы не получить удар током.

 

Еще раз о человеке со стодолларовой банкноты

Бенджамин Франклин, впрочем, как и другие ученые того времени, знал о статическом электричестве весьма немного. Несмотря на это, одним из его многих изобретений является первый мотор, работающий целиком от статического электричества. Хотя сегодня этот двигатель представляет собой не более, чем любопытный с научной точки зрения факт, он доказывает еще раз, что статическое электричество — это такая же полноценная форма электричества, как переменный и постоянный токи.

 

Представьте себе двигатель без батареи. Тяжело? А Бенджамину Франклину приходилось представлять себе такие неправдоподобные вещи каждый день, потому что первые батареи были изобретены только после его смерти. Честь их изобретения принадлежит Алессандро Вольта (1800 год), вот почему его именем названа единица измерения электродвижущей силы (силы притяжения между положительными и отрицательными зарядами). И хотя старина Франклин не застал батареи, именно он первый придумал термин "статика", описывающий физические явления в его аппарате, который накапливал статическое электричество на заряженных стеклянных пластинах.

 

Вы и сами наверняка сталкивались со статическим электричеством, пересекая комнату, пол в которой был укрыт густым ковром. Когда вы идете по такому ковру, ваши ноги трутся о его мех, и тело накапливает заряд. Случись вам коснуться металлического предмета, например дверной ручки или металлической раковины, и накопленный заряд моментально разрядится, в результате чего вас слегка стукнет током.

 

 

Как статика может превратить радиоэлемент в щепотку золы

Электростатический разряд происходит при очень высоком напряжении и чрезвычайно низких токах. Даже простое расчесывание волос в сухой день может привести к накоплению статического заряда с напряжением в десятки тысяч вольт, но ток его освобождения будет столь мал, что вы вряд ли даже почувствуете покалывание. Именно низкие значения тока не дают статическому заряду нанести вам вред, когда происходит мгновенный разряд.

Однако многие компоненты, которые используются в электронном оборудовании, — от простых транзисторов до сложных интегральных микросхем — весьма чувствительны даже к небольшим статическим напряжениям. А уж больших значений напряжений транзисторы и ИС боятся независимо от величин токов. Среди таких чувствительных компонентов следует упомянуть КМОП-транзисторы и микросхемы и большинство компьютерных микропроцессоров. Остальные электронные компоненты также чувствительны к сверхвысоким уровням электростатических напряжений, но с опасными для них уровнями мы редко сталкиваемся в повседневной жизни. Больше о КМОП-технологии, транзисторах и других радиоэлементах вы сможете прочитать в главе 4.

И все же не все электронные компоненты чувствительны к статике; однако ради их же безопасности желательно всегда соблюдать правила работы в антистатической среде. В табл. 2.3 приведен список наиболее важных электронных компонентов и степени их уязвимости к разрядам статического электричества. О самих же компонентах более подробно написано в главах 4 и 5.

 

Таблица 2.3. Чувствительность к статике различных радиоэлементов

Низкая	Средняя	Высокая
Резисторы   Конденсаторы   Диоды   Трансформаторы   Катушки индуктивности   Все пассивные элементы (батареи, ключи, соединители)	Биполярные транзисторы   Интегральные микросхемы ТТЛ   Множество линейных интегральных микросхем	КМОП-транзисторы и интегральные микросхемы   МОП-транзисторы   Микропроцессоры и аналогичные компоненты

 

 

Советы по предотвращению накопления статического электричества

Можно с уверенностью заявить, что в большинстве электронных проектов, которые вы когда-либо захотите сделать, будет содержаться как минимум несколько радиоэлементов, уязвимых воздействию электростатического разряда. Однако вы всегда можете предпринять простые шаги, чтобы воспрепятствовать опасности электростатики.

 

> Используйте антистатический коврик. Такой коврик должен значительно уменьшить или вообще исключить возможность накопления электростатического заряда на столе и вашем теле в процессе работы с электронными устройствами. Антистатические коврики представляют собой покрытия, которые могут подходить для пола или стола. Настольные коврики выглядят как пористые поверхности, но на самом деле представляют собой проводящую пену. Вы можете (и даже должны) проверить ее проводимость, коснувшись выводами мультиметра (инструмента, узнать о котором во всех подробностях вы сможете в главе 9) разных сторон коврика с его противоположных по длине концов; показания при этом измеряются в омах. В результате вы должны получить какую-то конечную величину сопротивления, но никак не разорванную цепь (цепь, сопротивление которой равно бесконечности; см. главу 7).

> Используйте заземляющий браслет. В качестве дальнейшей меры, препятствующей уменьшению опасности появления статического заряда, при работе с электронными устройствами можно использовать антистатический наручный браслет. Такой браслет, подобный тому, что изображен на рис. 2.1, заземляет ваше тело, и тем самым препятствует накоплению на нем электростатического заряда. Вообще, это средство — самое надежное против электростатики, и при этом самое дешевое. Большинство таких браслетов стоят не более 5 долларов, и с лихвой окупают каждую потраченную копейку. Чтобы использовать браслет, нужно просто закатать рукав рубашки, снять все украшения, часы и другие металлические вещи, а затем обмотать браслет вокруг запястья и затянуть. Провод с защелкой на конце нужно присоединить к какому-либо предмету с потенциалом земли, как это поясняется в краткой инструкции, идущей в комплекте с браслетом.

> Носите антистатическую одежду. Правильный выбор одежды может заметно повлиять на скорость накопления статического заряда на вашем теле. Старайтесь всегда, когда это возможно, носить одежду из натуральных тканей, таких как хлопок или шерсть. Избегайте ношения тканей из полиэстера и ацетата, потому что как раз такие материалы обладают способностью хранить статическое электричество. Лабораторный халат будет не только очень внушительно выглядеть на вас (как будто вы обладаете парой ученых степеней), но и значительно уменьшит риск электростатического разряда. Халаты продаются по весьма умеренным ценам во многих специализированных магазинах, да и в магазине радиотоваров или ближайшем хозяйственном также имеет смысл поискать спецовку или передник.

 

 

Заземление рабочих инструментов

Инструменты, которые вы используете, работая с радиоэлементами, также могут накапливать электростатический заряд. Фактически даже значительный заряд. Если ваш паяльник работает от домашней электросети, заземление будет служить наилучшей защитой от разряда статики. Здесь будет даже двойная польза: заземленный паяльник не только исключит возможность ущерба от разряда, но и снизит ваши шансы получить удар током, если вы случайно коснетесь жалом оголенного провода под напряжением.

 

В самых дешевых паяльниках используется только двухжильный провод, т.е. соединение с землей отсутствует как таковое. Присоединить землю к такому инструменту безопасным и надежным способом практически невозможно, поэтому будет лучше, если вы потратите еще немного денег и купите новый, более серьезный паяльник.

 

Если вы заземлили себя с помощью антистатического браслета, то вам уже не требуется заземлять все металлические инструменты, такие как отвертки, кусачки и т.п. Ведь теперь все статическое электричество, накопленное этими инструментами, стечет через браслет на землю.

 

Работа с переменным током

Подавляющее большинство любительских электронных поделок работают от простых батареек. Это достаточно просто, но иногда для схемы требуется больше тока или более высокие значения напряжений, чем может дать батарея. Вместо того, чтобы самостоятельно собирать источник питания, который бы преобразовывал переменный ток из домашней электросети в переменный, намного безопаснее использовать заводской настенный компактный преобразователь (рис. 2.2). Такой преобразователь имеет внутри трансформатор и все остальные необходимые для преобразования детали, и до тех пор, пока вы не полезете его разбирать, можете считать себя в безопасности.