Sollte zwischen einem antistatischen Armband und einem PC wirklich ein Widerstand von 1 MΩ liegen?

Meine vorherige Frage: Was genau ist durch Motherboard-Abstandshalter geerdet?

Die Antworten legen nahe, dass ein PC-Gehäuse auf zwei Arten geerdet ist:

1. Zur Grundebene des Motherboards durch die Messingabstandshalter.
   • Die Erdungsebene ist über die Erdungskabel des 24-poligen Stromanschlusses mit dem Netzteil geerdet.
2. Zum Netzteilgehäuse durch Schrauben. (Oder von Oberfläche zu Oberfläche, wenn sowohl das PC-Gehäuse als auch das Netzteilgehäuse unbemalt sind.)
   • Das Netzteilgehäuse und die Einbauten sind am Erdungsstift geerdet.

Q1: Ist das bisher richtig?

OEMs wie DELL raten, "eine unlackierte Metalloberfläche zu berühren". Wenn Sie also den Fall berühren, verbinden Sie sich direkt mit:

• Fall
• Abstandshalter
• Grundebene des Motherboards

Wenn Sie jedoch Ihr antistatisches Armband am Gehäuse befestigen, besteht zwischen Ihnen und dem Gehäuse ein Widerstand von 1 MΩ, da in praktisch jedem Spulenkabel, das mit einem Armband geliefert wird, ein Widerstand von 1 MΩ vorhanden ist.

Anscheinend ist es in Ordnung, das Gehäuse ohne Widerstand zu berühren. Ein Armband sollte jedoch durch einen Widerstand verbunden werden. Das ist widersprüchlich.

F2: Kann die Verbindung mit dem Gehäuse über ein Spulenkabel ohne Widerstand die Hardwarekomponenten beschädigen?

Der 1-Meg-Widerstand wird benötigt, um den Benutzer vor Fehlern durch andere an die Netzerde angeschlossene Geräte zu schützen.

Beachten Sie, dass die Handschlaufe eine dauerhafte Verbindung zum elektrischen System des Gebäudes darstellt. Wenn bei einem anderen Gerät ein Fehler auftritt, liegt möglicherweise ein großer Fehlerstrom durch das Erdungsleitungssystem vor. Dies bedeutet, dass der Erdungsanschluss unter unglücklichen Umständen ein gefährliches Potenzial erreichen kann. In diesem Fall begrenzt der 1-Meg-Widerstand den Strom vom Erdungskabel durch den Benutzer auf eine sichere Grenze.

Lesen Sie zum Beispiel diesen Wikipedia-Artikel über den Anstieg des Erdpotentials.

Auszug:

Der Widerstand der Erde ist ungleich Null, daher erzeugt Strom, der an der Erdungselektrode in die Erde eingespeist wird, einen Potentialanstieg in Bezug auf einen entfernten Bezugspunkt. Der resultierende potenzielle Anstieg kann eine gefährliche Spannung verursachen, die viele hundert Meter vom tatsächlichen Fehlerort entfernt ist.

Daher liegt das Erdungskabelsystem (und Ihr Handgelenk) aufgrund seines geringen Widerstands ungefähr auf dem gleichen Potential wie der Punkt, an dem der Fehlerstrom in die Erde eintritt, während Ihre Füße (mehrere hundert Meter von diesem Punkt entfernt) auf einem niedrigeren Potential liegen . Ohne diesen 1Meg Widerstand: ZAPP !!!

EDIT (um Downvoting zu adressieren und meine Antwort zu klären)

Da meine Antwort einige Abwärtsstimmen und einige Kritik in den Kommentaren hervorgerufen hat (nicht unbedingt verwandt, zumindest anscheinend nicht), fühle ich mich gezwungen, etwas zu klären, möchte aber auch Abwärtswähler daran erinnern, wofür Abwärtsstimmen sind: für Antworten, die nicht nützlich, nicht thematisch oder eindeutig falsch sind.

Erstens: Mir wurde gesagt, dass für die Regulierung aus den von mir angegebenen Gründen kein 1-Meg-Widerstand erforderlich ist. Meine Antwort: Ich habe nie angegeben, dass meine Erklärung mit einer Vorschrift zusammenhängt (ich wusste nicht einmal, dass es eine spezifische Vorschrift für Armbänder gibt - übrigens, ich würde gerne eine Referenz sehen), aber ich gebe zu, dass ich mehr hätte sein können explizit.

Zweitens: Wie ich in einem Kommentar geschrieben habe, gebe ich zu, dass mein Szenario weniger wahrscheinlich ist, als beispielsweise einen stromführenden Draht oder ein ESD-Ereignis zu berühren, dessen schnelle Entladung Probleme verursachen könnte. Trotzdem, wie jemand in einem Kommentar sagte, stirbst du nur einmal! Fehler in elektrischen Systemen treten auf , und oft sind sie nicht unter Ihrer Kontrolle, sodass keine Sorgfalt von Ihrer Seite sie verhindern kann. Sie können nur die Folgen verhindern (versuchen). Daher ist das Szenario, das ich dargestellt habe, IMO, eine Überlegung wert (es ist also themenbezogen und nützlich). Darüber hinaus lautet die Frage im Titel: Sollte zwischen einem antistatischen Armband und einem PC wirklich ein Widerstand von 1 MΩ bestehen? nicht so etwasWarum schreiben Vorschriften dort einen Widerstand vor? oder Für welches Szenario wird der Widerstand am wahrscheinlichsten eingesetzt? .

Um meinen Standpunkt weiter zu verdeutlichen, können Sie diesen Artikel auf Wikipedia über Streuspannungen lesen . Nicht alles hängt direkt mit dem zusammen, was ich sage, aber der Teil über neutrale Rückströme durch den Boden ist. Auszug (Schwerpunkt Mine):

Streuspannung wurde einige Zeit nach Einführung der elektrischen Melkmaschinen zu einem Problem für die Milchindustrie, und eine große Anzahl von Tieren war gleichzeitig in Kontakt mit Metallgegenständen, die am elektrischen Verteilungssystem und an der Erde geerdet waren . Zahlreiche Studien dokumentieren die Ursachen, [11] physiologischen Wirkungen [12] und Prävention [13] [14] der Streuspannung in der landwirtschaftlichen Umgebung. Heutzutage wird die Streuspannung in landwirtschaftlichen Betrieben von den Regierungen der Bundesstaaten reguliert und durch die Auslegung von Äquipotentialflugzeugen in Gebieten kontrolliert, in denen Nutztiere essen, trinken oder Milch geben. Im Handel erhältliche Neutralisatorisolatoren verhindern auch, dass erhöhte Potentiale am Neutralleiter des Versorgungssystems die Spannung des Neutralleiters oder der Erdungskabel des Betriebs erhöhen .

(Ich hatte nicht die Zeit, nach einem Artikel zu suchen, in dem geerdete Menschen anstelle von geerdeten Kühen involviert waren, aber Sie verstehen es.)

Fazit: Der Anschluss eines menschlichen Körpers an einen niederohmigen Pfad, dessen Potenzial möglicherweise ansteigen könnte, ist gefährlich und lebensbedrohlich . Daher sollten geeignete Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden.

Sie haben zwei Fragen, die Ihrer Meinung nach zusammenhängen, da beide Erdungsverbindungen betreffen. Die Fragen sind jedoch nicht verwandt!

Q1) Die eigentliche Erdungsverbindung, bei der der Rückstrom von der Versorgung fließt, sind die schwarzen Drähte am ATX-Stromanschluss. Das Gehäuse ist zwar auch über die Schrauben mit dem Motherboard verbunden, diese Verbindung ist jedoch für den normalen Betrieb nicht unbedingt erforderlich. Sie können auch ein Motherboard ohne diese Verbindung verwenden, z. B. wenn Sie es vor der Montage in einem Gehäuse testen.

Die ATX-Verbindung ist jedoch unerlässlich. Das ATX-Netzteil stellt dann die Verbindung zur Erde in Ihren Netzsteckdosen her.

F2) Dies ist für die ESD-Entladung vorgesehen. Es muss fast kein Strom fließen, da es sich nur um einen Ausgleich der Ladungspegel handelt. Plötzliche ESD-Entladungen können Komponenten beschädigen. Ein 1-Mohm-Widerstand ist niedrig genug, um den Ladungspegel auszugleichen.

Der 1-Mohm-Widerstand behindert also in keiner Weise den ESD-Schutz!

Es bietet zusätzliche Sicherheit. Wenn dieser 1-Mohm-Widerstand nicht vorhanden wäre und Sie eine Spannung (wie die Netzspannung) berühren würden, würde leicht ein Strom durch Sie und das Armband fließen. Der Strom kann dann gefährliche Werte erreichen! Dieser 1-Mohm-Widerstand in Reihe erhöht den Widerstand dieses Pfades auf ein sicheres Niveau. Wenn Sie ein stromführendes Kabel berührt haben, können Sie ein "Kribbeln" spüren, aber der Strom kann aufgrund des Widerstands kein gefährliches Niveau erreichen.

Also: Der Widerstand ist eine Sicherheitsmaßnahme zum Schutz des Benutzers, der Sie sind!

"Berühren mit bloßen Händen" entlädt Ihren Körper vorübergehend, bevor Sie mit statisch empfindlichen Gegenständen (Brettern, Chips usw.) umgehen. Wenn Sie ein Armband verwenden, wird die statische Aufladung KONTINUIERLICH abgelassen und Sie können nichts zappen, was Sie berühren.

Wenn Sie alles mit einer Hand tun können, führt das Berühren des Computergehäuses im Wesentlichen dazu, dass Sie ein Armband verwenden, mit der Ausnahme, dass SIE NICHT vor Stromschlägen geschützt sind, wie dies bei einem geeigneten statisch-dissipativen Handgelenkband der Fall wäre.

Erfahrung in der EOS / ESD-Prävention

Der Grund für den akzeptablen Bereich von 1 M bis 10 M liegt in der Strombegrenzung der statischen Entladung für Handgelenkbänder. Außerdem wird der Strom auf Spannung reduziert.

--- hinzugefügt

* Obwohl die Vac-Netzspannung sowohl für IEC / UL-akzeptable Leckage als auch für Leitungsfilter usw. 500 uA beträgt, könnte man argumentieren, dass die Handschlaufe mit derselben Sicherheitsgrenze auf 240 k reduziert werden könnte, jedoch nicht für EOS-empfindliche Teile. Man könnte also aus beiden Gründen sagen, aber der Hauptgrund für den Schutz sind die EOS-empfindlichen Teile, andernfalls warum nicht 10M? oder 22M oder 50M? * Das wäre sicherer für den Menschen, aber das ist nicht der Hauptzweck eines "EOS-geschützten Arbeitsplatzes", aber die Sicherheit am Arbeitsplatz ist auch wichtig.

• Dies geschieht durch langsames Entlüften der Körperladung auf das gleiche Potential des Gehäuses oder der Referenz, an die der 1M-Widerstand geklemmt ist, während statische Ladung durch Bewegung oder Änderung der Körperkapazität mit einer festen Ladung erzeugt werden kann, V = C / Q.

• Wenn Sie beispielsweise eine Körperoberfläche von 10000 pf betrachten, um Luft mit 10 kV zu streuen, die dann an einen Strombegrenzungswiderstand von 1 M angeschlossen ist, können Sie 10 k / 1 M oder 10 mA mit einer Abklingzeit von 1 M * 10 nF = 10 ms erwarten, was schneller als die Vorionisation ist Zeit, so könnte der Widerstand umgangen werden. Da es jedoch ständig angeschlossen ist, ist die Geschwindigkeit des Ladungsaufbaus dV / dt viel langsamer als die Entladungszeit, sodass die Körperladungsniveaus auf relativ niedrigen Niveaus gehalten werden.

• Währenddessen hält das Fingerspitzenmodell mit einer Abklingzeit von 100-300 pF * 1M = 100u-300us die Finger mit den Handgelenkbändern schneller auf dem Boden, was durch stammelektrische Effekte schneller entladen wird, und somit ist der momentane Ladungsaufbau von 1 kV auf 1 mA begrenzt.

  Um dieses Verständnis selbst zu überprüfen, erinnern Sie sich an den aktuellen Zap, den Sie mit einem Schlüssel oder Finger gehört haben, um eine ESD-Entladung aus Metall zu erhalten, und vergleichen Sie Ihre Erfahrungen beim Berühren eines geerdeten Baums (nicht Farbe oder Kunststoff) aufgrund von Oberflächenwiderstand. Sie würden wahrscheinlich nichts fühlen, und dennoch kann dies Es reicht aus, ungeschützte Mikrowellen-FETs mit 25 V BDV zu beschädigen. Ihre Erfahrung zeigt jedoch, dass der Serienoberflächenwiderstand den Strom begrenzt.

Zur Verhinderung von elektrostatischer Überbeanspruchung oder EOS müssen alle Oberflächen "statisch dissipativ" sein, um eine schnelle Entladung zu verhindern.

Der andere Grund besteht darin, die potenzielle Ionisationsentladungszeit von 5 bis 100 Pikosekunden zu reduzieren, wodurch E-Feld-Transienten schneller erzeugt werden, als die ESD-Dioden reagieren können, wenn CMOS-Eingänge an lange Kabel (Antenne) angeschlossen werden.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Aus den gleichen Gründen müssen Bodenbeläge und Arbeitsflächen $10^{10}$ Ohm pro Quadrat.

• Es ist bekannt, dass E-Feld-Entladungen an einem Ort über einen langen Bodenpfad leiten und von diesem Pfad ausstrahlen können, um sehr empfindliche Teile aufgrund der resultierenden Antenneneffizienz von Verbindungen zu empfindlichen Teilen bei Frequenzen zu beschädigen, die von der Anstiegszeit der Entladung abhängen.

• Ich habe Fotos gesehen und viele Journalforscher haben bestätigt, dass Finger-ESD eine aktuelle Übergangszeit von bis zu 5-10 ps haben kann, die erfasst wurde. Dies führt zu einem kontinuierlichen Fourier-Spektrum von mindestens f = 1 / 3t oder ungefähr 25-50 GHz, das im oberen Bereich eine entsprechende sehr kurze Wellenlänge aufweist.

So effektiv kann jede Länge einen Teil des transienten Feldes erfassen und ist daher EOS unsicher. Aufgrund des winzigen Kontaktbereichs bewerten wir Teile nur mit 100 pF oder 300 F für die Kapazität menschlicher Finger. In der Realität können wir jedoch zwischen zwei Händen mit einem RLC-Messgerät und einer "guten Kontaktfläche" mit Sonden messen, die 100x mehr Kapazität haben. So kann ESD, die durch Gehen auf trockenen, staubigen Böden oder Hotel-Nylon-Teppichen mit Schlüssel erzeugt wird, einen gesunden Lichtbogen von 30 kV oder ~ 3 cm und einen guten Zap erzeugen und im gesamten Raum strahlen. Aufgrund der HF-Eigenschaften und der Physik kann nicht garantiert werden, dass ein ungeschütztes Semi zappt, und Sie können auch nicht garantieren, dass es nicht "verwundet" wird. Ein ähnliches Durchschlagverhältnis in kV / mm wird jetzt auf kleine Werte und Entfernungen gedämpft, aber nur geringfügig höhere Verhältnisse von mV /. nm in BreakDown-Spannungen (BDV) mit geladenem dielektrischen Übergang über xx nm.

Dies ist auch eine zukünftige Einschränkung für die Schrumpfung der Moore'schen Law-Lithographie in CPUs. Wenn die Übergänge viel kleiner werden, können sie sich den BDV-Werten von Silizium in xx mV / nm-Werten annähern.

• Es ist auch eine große Herausforderung für Halbleiter-Prozessingenieure, ESD bei der Herstellung von Halbleitern mit triboelektrisch geladenem Material zu vermeiden, z. B. überhitzte Silizium- und Galliumarsenside-Dämpfe, die an Verbindungsstellen abgeschieden werden

• Eine riskante, aber effektive Alternative, wenn kein Armband verfügbar ist, besteht darin, triboelektrische Oberflächen, Entladungsoberflächen und alle statisch empfindlichen Geräte zu beachten und die Finger zu berühren, während Sie eine Leiterplatten-Erdungslasche halten, bevor Sie sie der anderen Person übergeben.
• ODER Halten Sie immer mindestens einen Finger an einem PC-Gehäuse, um beim Austausch von Teilen die gleiche E-Feldstärke wie die im Gehäuse geerdete Leiterplatte zu erhalten.
• ODER berühren Sie eine geerdete Oberfläche vorsichtig mit Ihrer 1M "kalibrierten" Fingerspitze (mit DMM oder RLC) und berühren Sie vorher nicht Ihr Steckbrett. Beachten Sie dann, wie einfach E-Felder erstellt werden können.
• In den letzten 40 Jahren, bevor ich die EOS-Prävention in der Elektronikfabrik implementiert habe, kann ich Ihnen sagen, wie einfach es war, einen Motorola Emulator oder einen Apple zurückzusetzen] [nur ab 10 m ESD entfernt. Das Labor war von einem geerdeten Käfig (Antenne) umgeben und stellte in den 80er Jahren mit handelsüblichen Nylonteppichen großartige ESD-Generatoren mit Schuhen mit Neoprensohlen her. (salziges Leder ist besser)

Die meisten MOBOs verwenden isolierte Abstandshalter, und einige verwenden leitende Abstandshalter. Daher erfolgt die Erdungsverbindung über den Gleichstromstecker zum ATX-Netzteil zur Gehäusemasse, wobei die Erdung lokal auf das Gehäuse Bezug nimmt. Bei Anschluss an eine Steckdose wird die lokale Gehäusemasse über die Haushaltsverkabelung mit der Erdung verbunden, ist jedoch sehr induktiv, sodass das Gehäuse die beste Abschirmung darstellt.

(Mit Ausnahme von langen E / A-Kabeln ist im Sonderfall zu beachten, dass sie ESD-Ladungen durch triboelektrische Reibung tragen können.)

- Beispiel Als ich TE Mgr war, zogen Techniker 10 m lange SCSI-Kabel auf trockenem Betonboden (mit Staub) und verbanden sie im Abschlusstest mit Türmen und bliesen SCSI-Treiber von ESD, bis wir sie darin geschult hatten, die Anschlussschale und den Rahmen vor dem Anschließen zu berühren.