Elektrostatische Aufladung

die häufigste Form der Entstehung elektrostatischer Aufladungen ist die Aufladung durch Reibung [Triboelectric Charging]. Sie kommt zustande, wenn zwei verschiedene, zunächst elektrisch neutrale Substanzen in Berührung gebracht, aneinander gerieben und wieder getrennt werden. Manche Substanzen geben dabei Elektronen ab und werden dadurch positiv aufgeladen, andere nehmen Elektronen auf und erhalten dadurch einen negativen Ladungsüberschuss. Eine orientierende Übersicht hierzu bietet die Triboelektrische Reihe. Polarität und Höhe der Aufladung werden einerseits durch die spezifischen Stoffeigenschaften der beteiligten Materialien wie Material- und Oberflächenstruktur, Dielektrizitätskonstante, elektrische Volumen- und Oberflächenleitfähigkeit und andererseits durch eine Reihe anderer Faktoren wie Größe der Kontaktfläche, Intensität der Reibung, Anpressdruck vor dem Trennen und Luftfeuchte bestimmt, wobei insbesondere die Luftfeuchtigkeit einen sehr wesentlichen Einfluss hat. Die beim Ladungsaufbau fließenden Ströme liegen in der Größenordnung von einigen 100 Pikoampere bis zu einigen Mikroampere und die im vorliegenden Betrachtungsfeld auftretenden Werte der elektrostatischen Ladungen können etwa 3 Nanocoulomb bis 5 Mikrocoulomb betragen.Die elektrostatische Potenzialdifferenz zwischen den Reibungspartnern wird durch die nach beendigter Aufladung auf ihnen befindlichen Ladung Q und der zwischen ihnen bestehenden Kapazität C gemäß der Beziehung U = Q/C bestimmt. Parasitäre Aufladungen durch Reibung entstehen in betrieblicher Umgebung durch den Kontakt von Personen mit ihrer Bekleidung, den Sitzgelegenheiten, den Fußböden, den Arbeitsmitteln und Arbeitsgegenständen, die sie handhaben sowie durch den Kontakt von Bauelementen, Leiterplatten und Geräten mit Fertigungseinrichtungen sowie Behältnissen zu ihrer Lagerung und ihrem Transport. Reibvorgänge werden dabei durch natürliche Körperbewegungen, normale Arbeitsverrichtungen, technologische Vorgänge wie Saugen, Blasen Spritzen, Sprühen, durch Verpackungs-, Entnahme- und Beschickungsoperationen sowie durch Erschütterungen und Vibrationen während des Transports verursacht. Die auftretenden Spannungen liegen im Bereich von 0,1 bis 20 kV und damit z.B. weit über den für elektronische Bauelemente zulässigen Werten