Wie entsteht statische Elektrizität?

Statische Elektrizität ist ein natürliches physikalisches Phänomen, das uns täglich begleitet. Im Alltag nehmen wir sie als kleinen Funken beim Berühren von Metall wahr – in der Elektronikfertigung kann sie jedoch Bauteile im Wert von Tausenden Euro beschädigen. Das Verständnis ihrer Entstehung ist die Grundlage eines wirksamen ESD-Schutzes.

Was ist statische Elektrizität?

Statische Elektrizität ist eine auf der Materialoberfläche angesammelte elektrische Ladung. Wenn zwei Materialien in Kontakt kommen und wieder getrennt werden, wandern Elektronen von einem zum anderen – eines erhält einen Überschuss, das andere einen Mangel. Es entsteht ein Potenzial von mehreren Tausend Volt; beim Kontakt mit einem Objekt anderen Potenzials kommt es zur elektrostatischen Entladung (ESD).

Triboelektrischer Effekt

Die häufigste Ursache ist der triboelektrische Effekt – der Elektronenaustausch beim Kontakt und Trennen von Materialien: Gehen über den Boden, Reibung der Kleidung, Hantieren mit Kunststoffbeuteln, Bewegen von Behältern, Abrollen von Klebebändern oder Umsetzen von Bauteilen. Kunststoffe gehören deshalb zu den größten Problemquellen.

Wie viel Spannung kann entstehen?

Die Werte sind überraschend hoch: Gehen über Teppich bis zu 35 000 V, Hantieren mit Kunststoff bis zu 7 000 V, Aufstehen von einem Stuhl bis zu 18 000 V. Der Mensch spürt Entladungen erst ab etwa 3 000 V – moderne Bauteile werden jedoch schon weit darunter beschädigt.

Einfluss der Luftfeuchtigkeit

Die Luftfeuchte spielt eine entscheidende Rolle. Bei niedriger Feuchte (10–20 %) entstehen die höchsten Aufladungen, bei höherer Feuchte (60–90 %) sind sie deutlich geringer. Trockene Heizungsluft im Winter erhöht das ESD-Risiko spürbar.

Wie lässt sich die Aufladung reduzieren?

Helfen ableitende ESD-Bodenbeläge, ESD-Tischmatten, kontrollierte Luftfeuchte und Ionisatoren für isolierende Materialien, die sich nicht erden lassen. Den Rahmen bildet ein EPA-Arbeitsplatz.

Fazit

Statische Elektrizität entsteht unvermeidlich überall dort, wo sich Materialien berühren und trennen. Wie die daraus folgende Entladung abläuft und Bauteile schädigt, zeigt der Artikel wie eine elektrostatische Entladung funktioniert. Weitere Anleitungen im ESD-Ratgeber.