Ochrana před ESD (Elektrostatický výboj)

ESD (Electrostatic Discharge – elektrostatický výboj) je jedním z největších neviditelných nepřátel moderní elektroniky. Jedná se o náhlý přenos elektrického náboje mezi dvěma objekty s různým elektrickým potenciálem.

Zatímco pro člověka je běžný statický výboj (např. při doteku kliky nebo svlečení svetru) doprovázen pouhým neškodným lupnutím, pro mikročipy, mikrokontroléry a jiné polovodičové komponenty může mít fatální následky. Moderní integrované obvody mají mikroskopické struktury, které dokáže napětí v řádu desítek či stovek voltů okamžitě roztavit nebo prorazit.

Jak ESD poškozuje elektroniku?

Člověk obvykle ucítí statický výboj až při napětí kolem 3000 V. Mnoha citlivým součástkám (např. MOSFET tranzistorům nebo procesorům) přitom k nevratnému poškození stačí pouhých 30 až 100 V.

Poškození součástek se dělí do dvou hlavních kategorií:

Katastrofické selhání: Součástka je okamžitě zničena a zařízení přestane fungovat hned při prvním zapnutí. To je sice nepříjemné, ale chyba se snadno diagnostikuje.

Latentní (skryté) poškození: Výboj strukturu čipu pouze oslabí, ale nezničí úplně. Zařízení projde testy a zdá se být v pořádku. K selhání dojde až po dnech, týdnech nebo měsících provozu (často při mírném zahřátí). Tyto poruchy se hledají extrémně těžko.

Základní pravidla prevence (Jak manipulovat s HW)

Aby se minimalizovalo riziko poškození součástek, je nutné při práci s hardwarem dodržovat následující postupy:

1. Osobní uzemnění

Před dotykem jakékoliv desky plošných spojů (RAM, základní deska, grafická karta, vývojová deska ESP32) je nutné vybít statickou elektřinu ze svého těla.

Antistatický náramek (ESD wrist strap): Nejúčinnější pomůcka. Náramek se nasadí na zápěstí a jeho kabel (opatřený vestavěným 1 MΩ rezistorem pro bezpečnost uživatele) se zacvakne ke spolehlivě uzemněnému bodu (např. nenatřená část šasi počítače nebo zemnicí kolík v zásuvce).

Provizorní uzemnění: Pokud nemáš náramek, před prací se opakovaně dotýkej nenatřeného kovového povrchu uzemněného zařízení (např. kovový kryt PC zdroje zapojeného do zásuvky).

2. Správné pracoviště (EPA - ESD Protected Area)

Antistatická podložka: Pracovní stůl by měl být pokryt disipativní (antistatickou) podložkou, která je rovněž uzemněná.

Vhodné oblečení: Vyhni se syntetickým materiálům (fleece, polyester, nylon), které velmi snadno generují statický náboj. Ideální je stoprocentní bavlna.

Vlhkost vzduchu: Suchý vzduch výrazně napomáhá tvorbě statické elektřiny. Ideální vlhkost na pracovišti by se měla pohybovat mezi 40 % a 60 %.

3. Správná manipulace se součástkami

Držte desky za hrany: Nikdy se nedotýkejte přímo zlatých kontaktů, pinů procesoru nebo povrchu integrovaných obvodů. Desky plošných spojů berte do ruky vždy pouze za jejich okraje.

Správné skladování: Polovodičové součástky a moduly nikdy nepokládejte volně na stůl, na papír nebo do běžných plastových sáčků. Vždy je uchovávejte v antistatických obalech (stříbřité nebo poloprůhledné šedé/růžové sáčky), ve kterých byly dodány.

Antistatické obaly a jejich typy

Není plast jako plast. V praxi se setkáte s několika typy ochranných obalů:

Typ obalu	Typická barva	Funkce
Disipativní (Antistatické)	Růžová / Zelená	Negenerují statický náboj při tření o jiné materiály, ale nechrání před vnějším elektrickým polem.
Stínicí (ESD Shielding)	Stříbrná / Šedá	Fungují jako Faradayova klec. Nepropustí k součástce vnější elektrický výboj. Ideální pro přepravu.
Vodivé (Conductive)	Černá	Obsahují uhlík, odvádí náboj pryč. Často se používají jako černé pěny, do kterých se zapichují piny integrovaných obvodů.

Související články:

Hardware - Hlavní rozcestník

Diagnostické nástroje (Multimetry a osciloskopy)

Základní desky a jejich citlivé komponenty

Tagy: tag>hardware esd maintenance prevence elektrotechnika