Even iets over atomen. Een helium atoom bestaat bijvoorbeeld uit een kern van 2 neutronen (neutraal) en 2 protonen (positief) en er omheen draaien 2 elektronen, deze zijn negatief. Normaal is dit in evenwicht, dus de kern is even zwaar als al de elektronen bij elkaar. Als er elektronen wegvallen is de atoom positief en als er elektronen bij komen is de atoom negatief. Zo is elke stof opgebouwd met een ander aantal elektronen in de buitenring

Hoe ontstaat nu die elektrostatische lading?
Als je 2 materialen waarvan het aantal elektronen verschillend is tegen elkaar aan legt, dan verplaatsen de buitenste elektronen zich van het ene materiaal naar het andere. Dus op het raakvlak verdelen de elektronen zich netjes. Zodra je de twee materialen weer gaat scheiden, blijven een aantal elektronen van het ene materiaal op het andere materiaal achter. Hierdoor wordt het ene materiaal positief geladen en het andere negatief geladen, en neemt het potentiaal omgekeerd evenredig toe met de afstand ertussen. Dit noemen we een potentiaal verschil. Bij twee geleiders keren de meeste elektronen weer terug, en dan valt het potentiaal verschil wel mee. Doen we dit bij een geleider en een isolator, of met twee isolatoren dan nemen de elektronen die zijn overgesprongen een vaste plek in. En bij het scheiden gaan lang niet alle elektronen weer terug naar hun eigen plek, dus bij twee isolatoren kan een heel groot potentiaal verschil (hoge spanning tussen de materialen) opgebouwd worden. Deze spanning kan in enkele seconden wel oplopen tot vele kilovolts. Statische lading kan zowel in twee vaste stoffen, twee vloeistoffen of combinatie hiervan voorkomen. De grootte van de lading hangt af van het soort materiaal. In de Tribo Electrical scale tabel zijn verschillende stoffen en de mate van op of ontlading weergegeven. De Tribo Electrical scale is een schaal waaraan je dus kunt zien welk materiaal positief dan wel negatiefgeladen wordt.

De tabel hieronder geeft aan in welke mate een stof statisch opgeladen wordt.
 Het aantal plussen en minnen geeft de mate van oplaadbaarheid aan.
 

De invloed van de relatieve lucht vochtigheid op de statische spanning.
 

Deze tabel om een indruk te geven van de gevoeligheid van diverse halfgeleiders

Beschadigingen
Een beschadiging als gevolg van een ESD is niet in alle gevallen direct vast te stellen.
Het is zeer wel mogelijk dat de component in eerste instantie goed functioneert, maar pas weken later op onverklaarbare wijze defect raakt.  Hieronder een foto van een beschadigde chip.

Het voorkomen van ESD
Verwerk alle statisch gevoelige onderdelen op een beveiligde werkplek: de EPA  ( ESD Protected Area)
Verpak alle statisch gevoelige onderdelen in een daarvoor bestemde "shielding bags"
Dit is een grijs aluminium kleurige zak, en werkt als een kooi van Faraday.
Verwijder alle statisch oplaadbare materialen van een werkplek. Gebruik een ESD mat en vebind deze via een weerstand van 500K tot 1M met aarde.
Sluit ook een polsband met 1 MOhm aan op de mat.
De stift van de soldeerbout wordt ook op de mat aangesloten.Zie tekening hieronder.
Tape of cellofaan van verpakkingen moet open gesneden worden, dus niet lostrekken.
Doe altijd eerst de polsband om zodat je niet op kan laden.
 
 

De EPA
Het solderen aan ESD gevoelige componenten moet in een EPA gebeuren. Een EPA is een werkplek welke speciaal is ingericht om op een veilige manier aan ESD gevoelige componenten te werken. Gebruik een 24V soldeerbout die met de mat verbonden is de stift. Ook dient er een polsband aan de mat verbonden te zijn. Gebruik deze! Bij het in en uitsolderen van een onderdeel in een apparaat of print moet het apparaat met de mat contact maken. De polsband moet voor de eigen veiligheid met 1Mohm in serie verbonden worden. Test deze verbindingen regelmatig op juiste verbinding en weerstand.

De ESD normen ANSI/ESD S20.20 kunnen gratis gedownload worden op:   www.esda.org

Zelf bouwen
In verband met de kosten kan je de polsband zelf maken van een oud metalen horlogebandje. Vergeet de weerstand niet. Een ESDmat is ook vrij duur gebruik hier eventueel een gebruikte zwarte ESDzak voor. Lijm deze zak op een stuk karton en sla er 2 Spijkerbroek drukkers in om de verbinding te maken. De aarde aansluiting kan gemaakt worden van een oude randaarde steker, verwijder de kontaktpennen en monteer 2 weerstanden van 1Mohm parallel  aan de aardaansluiting in de steker. De soldeerbout met transformator en eventueel temperatuurregeling kan je beter kopen voor de veiligheid. 

 Antistatische en ESD veilige zakken.

Roze,  groene en soms gele zakken

Roze zakken veroorzaken geen statische lading. maar zijn niet in staat een ESD tegen te houden . Dit is een vervanging van normale verpakkingsmaterialen. Deze dus alleen gebruiken voor ESD ongevoelige componenten  zoals bouten en moeren.

Zwarte engrijze zakken

Zwarte geleidende bakken, zakken en dozen bevatten koolstofdeeltjes en zijn dus geschikt als verpakking voor ESD gevoelige componenten en printen. De zilvergrijze zakken zijn voorzien van een aluminium laag en zijn ESD veilig. Let op dat er geen zwarte kruimels of snippers afkomstig van ESD schuim of ESD zakken in een schakeling komen, dit kan sluiting veroorzaken.
   

• Ook met het ontwerpen van schakelingen moet je zo veel mogelijk met ESD rekening houden. Geen open of onbeveiligde ingangen op een print. Dus alle beveiligingen van ESD gevoelige component moeten op de zelfde print zitten.

• Bij de montage van een print altijd eerst de spoelen, weerstanden, condensatoren op de print solderen. Daarna pas de ESD gevoelige FET's en IC'S plaatsen en solderen.

• Bij vervangen van kaarten of simmetjes in de PC altijd alle kabels aan achterkant los maken, er kan nog spanning via een randapparaat op de computer komen. Dan pas de kap er af halen. zorg nu dat je verbonden bent met de kast van de PC. Dan pas de kaart of sim uit het ESD veilige zakje halen en in de PC prikken. Gebruik een polsbandje of pak de PC kast met een hand vast.

• Altijd een randaarde wandcontactdoos voor de computer gebruiken! Door Y condensatoren in de PC voeding kan er spanning op de PC komen te staan zonder randaarde.
• Filmpje over ESD

Link naar http://www.esdtraining.nl/ voor een online web seminar.
Voor alles wat met ESD te maken heeft  http://esd.startpagina.nl 

Ik hoop met dit verhaal dat de hobby met meer plezier en minder storingen beoefend wordt.