Listrik Statis & Electrostatic Discharge (ESD) – Dasar
Apa itu Listrik Statis & Electrostatic Discharge?
Pengertian atau definisi listrik statis atau elektrostatis adalah adanya ketidakseimbangan muatan listrik di dalam atau di permukaan suatu bahan. Kemudian pengertian ESD atau electrostatic discharge (pelepasan muatan listrik statis) adalah transfer muatan elektrostatik yang cepat dan spontan yang disebabkan oleh medan elektrostatik tinggi. Artikel ini akan menjelaskan secara singkat apa itu pengertian electrostatic discharge (ESD), sumber serta dasar bagaimana listrik statis dan ESD terjadi —Omazaki Consultant adalah konsultan electrostatic discharge (ESD) atau listrik statis yang menyediakan layanan konsultasi listrik statis dan pelepasan muatan elektrostatik. Hubungi kami dengan mengirimkan email ke cs@omazaki.co.id atau dengan mengisi formulir di kontak.
Artikel ini merupakan rangkaian dari beberapa artikel terkait yaitu:
- Listrik Statis & Electrostatic Discharge – Dasar
- Penyebab dan Dampak Electrostatic Discharge
- Solusi, Pencegahan dan Pengendalian Electrostatic Discharge
———————————————
Listrik Statis
Muatan elektrostatik didefinisikan sebagai “muatan listrik saat diam”. Listrik statis adalah ketidakseimbangan muatan listrik di dalam atau di permukaan suatu bahan. Ketidakseimbangan elektron ini menghasilkan medan listrik yang dapat diukur dan dapat mempengaruhi benda lain.
Bagaimana Muatan Statis Terbentuk?
Listrik statis adalah hasil dari sesuatu yang disebut pengisian triboelektrik yang terjadi setiap kali atom-atom dari lapisan permukaan dua bahan bergesekan satu sama lain. Saat atom dari dua permukaan bergerak bersama dan terpisah, beberapa elektron dari satu permukaan dipertahankan oleh yang lain.
Semua benda terbuat dari atom kecil. Atom-atom ini terdiri dari benda-benda yang lebih kecil lagi yang disebut proton, neutron, dan elektron. Proton bermuatan positif, neutron tidak bermuatan, dan elektron bermuatan negatif. Dalam kondisi normal, ada jumlah proton dan elektron yang sama sehingga atom tidak bermuatan. Namun, elektron ini dapat bergerak. Saat memisahkan atau menggosok bahan, elektron dapat berpindah dari atom ke atom atau dari satu bahan ke bahan lainnya (muatan triboelektrik). Ini dapat berarti bahwa atom dapat menahan muatan positif atau negatif. (Tergantung pada gerakan dan arah elektron). Jika bahan yang dimaksud adalah isolator, muatan ini dapat ditahan dan tidak bergerak. Ini disebut listrik statis.
Apa Yang Berkontribusi Dalam Pembangkitan Muatan?
Besarnya muatan yang dihasilkan juga tergantung pada hal-hal berikut:
- Jenis bahan yang mengalami kontak atau pemisahan.
- Berapa banyak gesekan/waktu.
- Berapa kelembaban relatifnya.
- Muatan dapat menumpuk jika tidak dikendalikan.
Pada kelembaban relatif yang lebih rendah, karena lingkungan lebih kering, pembangkitan muatan akan meningkat secara signifikan. Meningkatkan RH menurunkan pembangkitan muatan tetapi tidak meningkatkan peluruhan secara signifikan.
Sumber Umum Penyebab Listrik Statis
Tabel berikut menunjukkan daftar contoh sumber listrik statis:
———————————————
Electrostatic Discharge (ESD)
Pelepasan muatan listrik statis (ESD) didefinisikan sebagai transfer spontan muatan elektrostatik yang cepat yang diinduksi oleh medan elektrostatis yang tinggi. ESD juga merupakan pembentukan muatan di area tertentu namun tanpa aliran arus. Definisi lain dari electrostatic dicharge merupakan gelombang statis yang tidak terkendali antara objek dengan potensi tegangan yang berbeda. Catatan: Biasanya, muatan mengalir melalui percikan antara dua benda konduktif pada potensial elektrostatik yang berbeda saat keduanya saling mendekati.
Kita mengalami kejadian listrik statis setiap hari. Misalnya, berjalan di sepanjang lantai berkarpet di ruangan berpemanas selama musim dingin menghasilkan listrik statis yang cukup untuk memberi kita pengalaman yang agak mengejutkan ketika kita menyentuh kenop pintu. Meskipun pelepasan listrik statis yang tiba-tiba ini tidak membahayakan tubuh manusia, hal ini dapat sangat merusak perangkat elektronik yang sensitif terhadap pelepasan muatan listrik statis (ESD). Ada kemungkinan perangkat elektronik rusak oleh ESD yang tidak terlihat oleh tubuh manusia.
Bagaimana Listrik Statis Menjadi Electrostatic Discharge (ESD)?
Jika dua objek berada pada tingkat muatan elektrostatik yang berbeda, saat mereka saling mendekati, percikan atau pelepasan muatan listrik statis (ESD) dapat terjadi. Transfer muatan elektrostatis yang cepat dan spontan ini dapat menghasilkan sirkuit panas dan lelehan dalam komponen elektronik.
Urutan pelepasan statik menjadi elektrostatis adalah sebagai berikut:
- Biaya berusaha untuk menyeimbangkan (berlawanan menarik)
- Biaya yang lebih besar memenuhi biaya yang lebih kecil
- Pelepasannya seketika
- Pelepasan energi menyebabkan panas
- Panas menyebabkan kerusakan
Karakterisitk ESD
Berdasarkan IEC 61000-4-2, electrostatic discharge (ESD) dicirikan oleh:
- Waktu naik yang cepat
- Tegangan puncak yang tinggi
- Crus hingga 30A
Karakteristik di atas dapat melelehkan jejak silikon dan konduktor.
Level Tegangan Elektrostatik Yang Dihasilkan
Tingkat (Level) Kesadaran Manusia Terhadap Elektrostatik
- Merasakan debit jika lebih besar dari 3.500 volt.
- Mendengar debit jika lebih besar dari 5.000 volt.
- Melihat debit jika lebih besar dari 8.000 volt.
———————————————
Jenis Pelepasan Elektrostatis (ESD)
Bentuk paling spektakuler dari pelepasan muatan listrik statis adalah percikan (spark). Percikan terjadi ketika medan listrik yang berat menciptakan jalur konduktif terionisasi di udara. Hal ini dapat menyebabkan ketidaknyamanan ringan pada orang, kerusakan pada peralatan elektronik, dan kebakaran serta ledakan jika udara mengandung gas atau partikel yang mudah terbakar.
Percikan bisa terlihat dan terdengar. Namun, banyak peristiwa ESD terjadi tanpa percikan yang terlihat atau terdengar. Seseorang yang membawa muatan listrik yang relatif kecil mungkin tidak merasakan pelepasan muatan yang cukup untuk merusak komponen elektronik yang sensitif. Beberapa perangkat elektronik mungkin rusak karena pelepasan muatan sekecil 30V. Bentuk ESD yang tidak terlihat tersebut dapat menyebabkan kegagalan perangkat secara langsung, atau bentuk degradasi yang kurang jelas yang dapat mempengaruhi keandalan dan kinerja perangkat elektronik dalam jangka panjang. Degradasi di beberapa perangkat mungkin tidak terlihat sampai masa pakainya.
Contoh percikan alami yang paling terkenal adalah kilat. Potensi listrik antara awan dan tanah, atau antara dua awan, biasanya ratusan juta volt.
———————————————
Bisakah ESD Menyebabkan Kerusakan?
Ya, tentu. Muatan listrik yang relatif kecil cukup untuk merusak komponen elektronik yang sensitif, dan bahkan menyebabkan kebakaran dan ledakan jika udara mengandung gas atau partikel yang mudah terbakar. Banyak perangkat mungkin rusak oleh debit sekecil 30V. Bentuk ESD yang tidak terlihat ini dapat menyebabkan kegagalan perangkat secara langsung dan dapat memengaruhi keandalan dan kinerja perangkat elektronik jangka panjang. Kerusakan elektrostatik dapat terjadi kapan saja – barang baku, produksi, perakitan, pengujian, penyimpanan, pengepakan, pengiriman, atau pemeliharaan.