Elektrostatik Boşalma (ESD, ElectroStatic Discharge), farklı elektriksel yüke sahip iki nesnenin birbirine yaklaşması veya temasıyla oluşan çok hızlı elektrik akışıdır. Nesnenin yüklü olmasının yanında yükleri ayrışmış, kutuplaşmış cismler de ESD’nin kaynağı olabilir. ESD’nin nedeni, statik elektrik yüküdür. Belirli bir kutbiyete sahip nesnede elektrik potansiyel olarak beklemektedir, durağandır. Farklı potansiyelde bir nesne ile temas durumunda, statik haldeki yükler bir nesneden diğerine akmaya başlar ve buna “boşalma” (deşarj) denir. Eğer potansiyel farkı çok yüksekse, boşalma işleminin başlaması için temas gerekmez. İçinde bulunulan ortama göre (genel olarak havayı değerlendirebiliriz), yeterli mesafeye yaklaşmaları durumunda (hava için 30 kV’ta 1 cm mesafe) nesneler arasındaki ortam yalıtkanlığını kaybeder ve iletime geçer. Buna “elektriksel delinme” (breakdown) denir. Aslında gerçekleşen şey, nesneler arasında oluşan elektrik alanın mesafeyle ters orantılı olarak artması ve delinmeye neden olmasıdır.
Saça sürtünen tarak, kazağa sürtünen balon…!
Peki ESD’nin kaynağı olan statik elektrik nasıl oluşur? En yaygın şekli ilköğretim zamanlarından bildiğimiz sürtünme ile…kazağa sürtünen balonun, saça sürtünen tarağın elektrik yüklendiğini deneylerle hepimiz görmüşüzdür. Üzerimizden çıkarmakta olduğumuz kazağın da çıtırtılar çıkardığını yaşamışızdır. “Triboelektrik” de denilen, farklı kimyasal yapıdaki malzemelerin bir nevi temasla yüklenmesi. İki nesnenin birbirine temas ettirilip ayrıldıktan sonra birinin negatif diğerinin pozitif yüklenmesi olarak açıklayabiliriz. Yüksek elektrik alan altında yüklerin ayrışması da ESD için kaynak zemin oluşturur.
Aslında gündelik hayatımızda ESD ile hepimiz tanışıyoruz. Halı kaplı bir zeminde yürüdükten sonra elimizi kapı koluna attığımızda duyduğumuz “çıt” sesi ve sonrasında irkilme tepkimiz. Aynı şeyi bazen arabadan çıktıktan sonra arabanın iletken gövdesine dokunduğumuzda da yaşarız, veya koşu bandında koşarken metal olan yan kolları tuttuğumuz zaman.. Olayın gerçekleşme şekli yukarıda özetlediğim bilgiden anlaşılabilir. Ayakkabımızın halıya sürtünmesiyle veya kıyafetlerimizin arabanın koltuğuna temasıyla statik elektrik yüklenmiş oluruz, ve durağan halde vücudumuzda bulunan bu yükler bir iletken ortam bulduklarında (arabanın kaportası, kapının kolu, koşu bandının tutacakları), hızla o nesneye akarlar. Duyacağımız sesin veya karanlık bir ortamdaysak göreceğimiz ışığın şiddeti yüklenme miktarımıza bağlıdır.
Eyvah…Çarpıldım..!
Bu özetlediklerimden sonra “çıt” sesi ve irkilme tepkimiz sonrası ilk kurduğumuz cümlenin, “Çarpıldım..!”, yanlış olduğunu anlamış oluyoruz. Aslında yaşadığımız sadece vücudumuzdaki elektrik yüklerinin boşalması.
ESD konusunda bize tanıdık diğer olgu yıldırım ve şimşek…Statik olarak yüklenmiş olan bulutların kendi aralarında veya yeryüzü (toprak) ile meydana getirdikleri yük alışverişi, yani boşalma. Sadece biriken yük miktarıyla doğru orantılı olarak vücudumuzda yaşadığımızın çok daha şiddetlisi. İnsan vücudunda statik halde bulunan elektrik yükü potansiyeli 20 – 30 bin volt mertebelerindedir. Yıldırımda bu rakamların yüzlerce milyon volt olduğunu bilmekte fayda var.
Gündelik hayatta yaşadığımız ESD insan sağlığı için bir tehdit oluşturmasa da özellikle duyarlı elektronik cihazlar için önlem alınması gereken bir arıza kaynağıdır. Milivoltlar mertebesinde gerilmlerle çalışan elektronik devrelerin kilovoltlar mertebesindeki gerilimler karşısında bağışıklığını koruma için çeşitli önlemler almak gerekir. ESD sonucu karşılaşılan bozucu etki, bir cihaz ekrandaki basit bir bozulma gibi, bir patlayıcı savaş düzeneğini hatalı ateşleme nedeni de olabilir. Alev alması veya patlaması için bir küçük kıvılcımın yeterli olduğu yanıcı-patlayıcı maddelerin bulunduğu ortamda parmağımızın ucundan kapı koluna oluşan ESD’nin önemi daha net anlaşılabilir…