miniatura|Símbol per a components electrònics amb el risc de dany per ESD (esquerra) i equips protegits contra electrificació (dreta). La descàrrega electroestàtica (coneguda per les sigles en anglès: electrostatic discharge, ESD) és un fenomen electroestàtic que fa que circuli un corrent elèctric sobtat i momentani entre dos objectes de distint potencial elèctric; com el que circula per un parallamps després de ser abastat per un llamp. El terme s'utilitza generalment en la indústria electrònica i altres indústries per a descriure els corrents indesitjats i momentanis que poden causar dany a l'equip electrònic.
Principals causes Per comprendre el procés de formació d'aquest corrent cal considerar que un cos qualsevol és format per un nombre indeterminat de molècules lligades entre si per forces d'atracció i repulsió que els permet sostenir-se en equilibri sense que entrin en contacte. L'electró és la més petita quantitat d'agent elèctric, la partícula elemental d'electricitat negativa. Aquests electrons tenen una estabilitat precària a l'àtom i poden abandonar la seva òrbita a conseqüència d'un xoc, fricció, commoció nuclear i moltes altres circumstàncies.
Si tenim en compte que el cos humà actua de manera (positiva) i els electrons de manera (negativa) i que, a més, dos cossos carregats en sentit oposat s'atreuen, es comprèn perquè es produeix una descàrrega en el dit quan es toca l'extremitat d'un objecte metàl·lic, excel·lent conductor elèctric, carregat amb electrons, la virtut consisteix a acumular-se en les parts extremes o perifèriques de les matèries.
Com, d'altra banda, l'elevació de temperatura afavoreix el despreniment d'electrons, o millor dit, l'electrització, el frec dels núvols entre si o el de les capes d'aire sec, així com els frecs de frens i corretges del cotxe, incrementen considerablement la triboelectricitat.
Aquest tipus d'electricitat estàtica és la principal causa de les descàrregues electroestàtiques, que es generen sovint a través de l'electrificació de contactes elèctrics o la separació de càrregues elèctriques que ocorre quan dos materials fan contacte i després se separen. Els exemples d'aquest tipus inclouen caminar sobre una catifa, descendir d'un cotxe, o treure algun tipus d'empaquetatges de plàstic. En tots aquests casos aquesta fricció entre dos materials carregats amb electricitat de diferent signe dona lloc a l'electrificació i es crea així una diferència de potencial elèctric que pot conduir a un esdeveniment de descàrrega.
Una altra causa de les descàrregues electroestàtiques és la inducció electroestàtica. Aquesta pot ocórrer quan un objecte elèctricament carregat es posa prop d'un objecte conductor aïllat de terra. La presència de l'objecte carregat crea un camp electroestàtic que crea càrregues elèctriques distribuïdes per la superfície de l'altre objecte. Encara que la càrrega electroestàtica neta de l'objecte no hagi canviat, ara tindrà regions d'excés de càrrega positives i negatives. Un esdeveniment d'ESD pot ocórrer quan l'objecte entra en el contacte amb una trajectòria conductora. Per exemple, les regions carregades en les superfícies d'unicel de tasses o de bosses plàstic poden induir un potencial en components sensibles propers d'ESD mitjançant el fenomen d'inducció electroestàtica i la descàrrega pot ocórrer si el component es toca amb una eina metàl·lica.
Història i antecedents Per a la majoria de les persones, l'electricitat estàtica no és més que la simple enrampada que s'experimenta en tocar la maneta metàl·lica d'una porta després d'haver caminat sobre una catifa, o d'haver-se lliscat al seient d'un automòbil.
No obstant això, el camp de l'electroestàtica va molt més enllà, ja que ha estat un greu problema per la indústria durant segles. A principi del , els forts Europeus i del Carib utilitzaven ja procediments de control i dispositius per evitar que les descàrregues electroestàtiques fessin explotar els magatzems de pólvora negra. En la dècada de 1860, aproximadament, les fàbriques de paper dels Estats Units feien servir els aterraments bàsics, tècniques de ionització de flama i tambors de vapor per dissipar l'electricitat estàtica de les xarxes de paper quan passaven a través del procés d'assecatge. Qualsevol negoci i procés industrial ha tingut en algun moment els seus propis problemes pel que fa a la càrrega i descàrrega electroestàtica. Exemples clars poden ser la munició i els explosius, la farmacèutica, l'agricultura, la impressió i les arts gràfiques, els tèxtils, la pintura o els plàstics. El control de l'electricitat estàtica hi té una importància significativa.
Amb l'arribada de l'era tecnològica, van aparèixer també nous problemes en aquest àmbit. Conforme els aparells electrònics es feien més ràpids i petits, la sensibilitat a descàrregues electroestàtiques, va augmentar molt. Avui dia, les ESD tenen un impacte significatiu en cada un dels aspectes de l'electrònica.
Malgrat el gran esforç realitzat les ESD encara afecten el rendiment de la producció, els costos, la fiabilitat del producte, etc. Els experts de les indústries han estimat que la mitjana de pèrdues de producte relacionades amb l'electricitat estàtica va des d'un 8% fins a un 33%.
Tipus La forma més cridanera o espectacular d'una ESD és l'espurna, que passa quan un camp electroestàtic fort crea un canal conductiu ionitzat per l'aire. Els efectes poden portar des d'un petit malestar sobre una persona, fins foc i explosions si l'aire conté gasos o partícules combustibles, passant, evidentment, per causar seriosos danys sobre els equips electrònics.
Moltes de les descàrregues electroestàtiques ocorren sense espurna visible o audible, per exemple, una persona porta una càrrega relativament petita i pot ser que no senti la descàrrega, però aquesta és prou potent per danyar components electrònics molt sensibles. Aquesta mena de descàrregues invisibles, poden causar fallades en els dispositius, i fins i tot degradar d'una forma més passiva, els afecten a llarg termini i donant fe del dany quan ja ha avançat bastant el seu temps de vida.
Espurna o llamp L'espurna es dona quan la força del camp elèctric supera la força dielèctrica de l'aire (aproximadament de 4 - 30 kV/cm). Això pot causar un ràpid increment del nombre d'electrons i ions lliures en l'aire i provocar que l'aire es converteixi de sobte en un conductor elèctric mitjançant un procés anomenat «caiguda dielèctrica».
El millor exemple d'una espurna natural, és un llamp. En aquest cas, la diferència potencial entre un núvol i el terra, o entre dos núvols, és de centenars de milions de volts. El corrent resultant que flueix per l'aire ionitzat provoca un alliberament d'energia de forma explosiva.
Les espurnes poden causar greus explosions a causa de les altes temperatures que assoleixen. Un exemple d'això és el desastre del dirigible Hindenburg, que, després de nombroses teories sobre com s'ha produït l'accident, aquest va ser atribuït a una descàrrega electroestàtica que va calar foc a uns panells tacats amb tèrmit, un compost que és altament inflamable. L'aeronau havia passat per una tempesta on havia adquirit una gran càrrega electroestàtica. La descàrrega va passar quan van anar a amarrar les cordes per aterrar a Nova Jersey el 1937.
miniatura|El Hindenburg moments després de començar a cremar.
Efecte corona L'efecte corona es produeix, per exemple, en els conductors de les línies d'alta tensió i es manifesta en forma d'halo lluminós al seu voltant. Atès que els conductors solen ser de secció circular, l'halo adopta la forma de corona, d'aquí el nom.
Prové de la ionització de l'aire circumdant el conductor a causa dels alts nivells de tensió a la línia. En el moment que les molècules d'aire s'ionitzen, aquestes són capaces de conduir el corrent elèctric i part dels electrons passen de la línia a l'aire. Tal circulació fa augmentar la temperatura en el gas, donant-li un color vermellós per a nivells baixos de temperatura o blavós per a nivells alts. Es pot quantificar la intensitat segons el color de l'halo.
El primer registre d'aquesta forma de descàrrega electroestàtica és el «Foc de Sant Elm». En clima tempestuós a la mar, de vegades apareixien llums com flames vermelloses o blavoses a la part superior dels pals dels vaixells. Els mariners ho associaven amb una forma de protecció i ho van nomenar en honor del seu patró, Erasme de Formia (Sant Elm).
Descàrrega "raspall" Aquesta forma de descàrrega electroestàtica, és una descàrrega corona particular, que té lloc entre dos elèctrodes incrustats en un medi no conductor i es caracteritza per febles i clares bifurcacions compostes per partícules ionitzades.
Aquestes descàrregues poden ocórrer entre plàstics aïllants carregats com el polietilè i un conductor. L'energia màxima associada a tal descàrrega no sol superar els 4 mJ. Poden ser inflamables però és menys probable que provoquin la ignició de l'aire que un altre tipus de descàrrega entre dos conductors.
Fenomenologia automobilistes i passatgers coneixen de sobres els efectes del fenomen ESD que es produeix quan toquen les extremitats de la porta o del maleter, amb la punta del capó o l'angle de qualsevol import de la carrosseria. Encara que la potència d'aquesta descàrrega sigui feble i no és perillós, és desagradable per a qui la subeix. En casos excepcionals, automobilistes carregats d'electricitat estàtica han provocat una espurna en introduir el sortidor al dipòsit de combustible, cosa que ha arribat a incendiar la mànega. Per evitar aquest succés tan perillós és recomanable que abans de fer provisió de combustible toquem una superfície metàl·lica (com la porta del nostre cotxe) per descarregar-nos d'electroestàtica.
Siguin quines siguin les diferents formes de receptivitat humana, les reaccions són d'impotència. Davant aquesta sèrie de fets, els més previnguts, prudents o afectats compren petites cintes que incorporen generalment fils conductors metàl·lics, i les col·loquen a la part posterior del vehicle, perquè per aquí es pugui desprendre l'electricitat estàtica. En termes sucintísims buidats de tot cientifisme, l'electricitat estàtica és més aviat triboelectricitat, és a dir, electricitat produïda per contacte, frec, fricció o fregada (del grec "tribein", fregar). És coneguda des de la més llunyana antiguitat i la medicina la utilitza des de fa dos segles per cuidar el sistema nerviós.
De tota manera, qualsevol persona que tingui cabell llarg pot apreciar, cada vegada que ho fa, com la fregada de la pinta atreu els cabells. Un altre exemple molt conegut és el de la pell dels gats que produeix triboelectricitat quan es passa els dits sobre ella: per la seva actitud, l'animal manifesta clarament la realitat del fenomen. En un cotxe no falten les fonts de triboelectricitat: "ferodos" o pastilles dels frens en fricció amb disc o tambors i corretges de ventilador/alternador, per citar només les dues principals.
En la indústria electrònica miniatura|Caixa utilitzada per al transport protegit de components electrònics sensibles a descàrregues electroestàtiques.
Les descàrregues electroestàtiques són un seriós perill per a l'electrònica d'estat sòlid, ja que poden inutilitzar dispositius electrònics. Els circuits integrats es fabriquen amb materials semiconductors com el silici i amb materials aïllants com el diòxid del silici. Qualsevol d'aquests materials pot sofrir dany permanent quan s'exposa a petites càrregues elèctriques.