Μελέτη της επίδρασης του χειριστή στην κυματομορφή ESD: Ανάλυση αβεβαιοτήτων και χρήση φερριτών ως μέσο προσομοίωσης

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με την πειραματική διερεύνηση της επίδρασης του ανθρώπινου παράγοντα στην κυματομορφή του ρεύματος ηλεκτροστατικής εκφόρτισης (ESD), καθώς και με την αξιολόγηση πιθανών μεθόδων αναπαραγωγής της επίδρασης αυτής, με κύρια προσέγγιση τη χρήση φερριτών σε κατάλληλες θέσεις στο καλώδιο επιστροφής της γεννήτριας ESD. Η εργασία εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Υψηλών Τάσεων και Ηλεκτρικών Μετρήσεων της σχολής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου. Αρχικά, παρουσιάζονται οι βασικές έννοιες της ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας και του φαινομένου της ηλεκτροστατικής εκφόρτισης, καθώς και το ισχύον Πρότυπο IEC 61000-4-2 Ed. 2.0 και η νέα έκδοσή του (Ed. 3.0). Παράλληλα, γίνεται βιβλιογραφική ανασκόπηση των κύριων προβληματισμών γύρω από την επαναληψιμότητα και την αναπαραγωγιμότητα των δοκιμών ESD, με έμφαση στο χρονικό διάστημα 10–40 ns και στην εμφάνιση του φαινομένου της ταλάντωσης (ringing), καθώς και στην αδήριτη ανάγκη ενσωμάτωσης αυτοματοποιημένων μεθόδων δοκιμών. Στη συνέχεια, πραγματοποιείται ποσοτική ανάλυση της επίδρασης του ανθρώπινου χειριστή μέσω πειραμάτων με δέκα διαφορετικούς χρήστες. Υπολογίζονται στατιστικά οι αποκλίσεις μεταξύ των κυματομορφών, εκτιμώνται οι αντίστοιχες αβεβαιότητες επαναληψιμότητας και διερευνάται η προσαρμογή τους σε γνωστές κατανομές πυκνότητας πιθανότητας (Normal, Log-normal, Gamma, Weibull). Στο επόμενο στάδιο, εξετάζεται η δυνατότητα αναπαραγωγής της ανθρώπινης επίδρασης μέσω της χρήσης φερριτικών υλικών σε διάφορες θέσεις κατά μήκος του καλωδίου επιστροφής. Πραγματοποιούνται πειράματα με διαφορετικές γεννήτριες και φερρίτες, και αξιολογούνται έντεκα μορφολογικά, χρονικά και φασματικά metrics, βάσει των οποίων υλοποιείται διαδικασία κατάταξης με χρήση σταθμισμένων βαρών.