[ Радіаційна стійкість електронних засобів ] | Інтенсивність сумарного нейтронного і g-випромінювання (нейтр/см2 + ерг / кал) | Характер впливу радіації | |
Керамічні | 1,3 * 108 + 2,5 * 1010 | Зворотні зміни С на 4 - 19% | |
Сегнетокераміческіе | 1,0 * 1013 + 8,3 * 104 | Струми витоку у зворотному напрямку Зворотні зміни З <1% | |
Склоемалевих | 2,5 * 1017 + 6,1 * 1010 | Зміна опору ізоляції на 2 - 3 порядки | |
Слюдяні | 1 * 1014 + 5,7 * 108 | Необоротні зміни З <1% | |
1,23 * 108 + 0 | Зворотні зміни З <1% | ||
Паперові | 1 * 1018 + 2,5 * 1010 | Значення ємності виходить за межі допусків | |
Бумагомасляние | 1,1 * 1018 + 0 | Необоротні зміни ємності від +37 до -20% | |
Електролітичні | - | Струм витоку зростає з підвищенням потужності і дози опромінення | |
Танталові | (3,4 * 1012 ... 2,5 * 1018) + + (5,7 * 108 ... 4,4 * 1010) | Необоротні зміни ємності від -10 до +3,0% | |
Алюмінієві | то ж | Необоротні зміни ємності від -6 до +65% | |
9 * 1016 + 0 | Коротке замикання |
Сегнетокераміческіе конденсатори піддавалися імпульсному опроміненню, решта - безперервному.
Вплив радіації на напівпровідникові діоди
Вплив радіації на напівпровідниковий діод залежить від того, який ефект використаний як основи його роботи, виду матеріалу, питомого опору його, а також конструктивних особливостей діода.
Германієві діоди.
При опроміненні нейтронами провідність діодів (площинних і точкових) у зворотному напрямку збільшується, у прямому - зменшується. При потоках більш жовтня 1913 нейтр / см 2 виходять з ладу, при - 10 11 нейтр / см 2 - відбувається значна зміна характеристик. За таких умов опромінення вони можуть працювати в схемах, на працездатність яких не позначається істотно зміна характеристик провідності діодів у зворотному напрямку.
При впливі малих доз g - опромінення (10 4 Р при потужності дози 6 * 10 4 Р / год) зворотний струм площинних діодів зростає на 10%, на таку ж величину зменшується ємність p - n переходу, а також виникають фотоструму. Через кілька днів після опромінення параметри відновлюються до початкового рівня.
Кремнієві діоди.
Під впливом нейтронної радіації провідність точково-контактних діодів зменшується в прямому і зворотному напрямках; у площинних діодів провідність у прямому напрямку також зменшується. Пошкодження діодів обумовлюється зміною характеристик провідності в прямому напрямку. Зміна характеристик тим більше, чим більша потужність потоку. Доза жовтня 1912 нейтр / см 2 нейтронного опромінення викликає помітну зміну характеристик діода.
Діоди можуть бути використані при опроміненні нейтронним потоком жовтня 1913 - 10 17 нейтр / см 2, якщо зміна характеристик у прямому напрямку не впливає на роботу схеми.
Вплив g - опромінення (потужність дози 10 6 Р / год) викликає оборотні зміни зворотного струму, складові 10 -8 А.
Характер впливу опромінення електронами і протонами на германієві і кремнієві діоди аналогічний нейтронного.
Вплив радіації на транзистори
Вплив швидких нейтронів викликає порушення кристалічної решітки матеріалу (основний ефект) і іонізацію (вторинний ефект). Внаслідок цього змінюються параметри напівпровідникових матеріалів - час життя основних носіїв (t), питома провідність (r), швидкість поверхневої рекомбінації дірок з електронами. Внаслідок зміни вищевказаних параметрів зменшується коефіцієнт підсилення по струму b 0 (a 0), збільшується зворотний струм колектора (I до0), зростають шуми транзистора. Зміна коефіцієнта посилення є незворотнім, а зміни зворотного струму можуть бути оборотними і необоротними.
Протони і електрони впливають на характеристики транзисторів також як і нейтронне опромінення.
Вплив радіації на коефіцієнт посилення
Максимальний інтегральний потік часток Ф, який може витримувати транзистор для заданого зміни параметра b 0, визначається із співвідношення:
, (1)
де f а - гранична частота підсилення по струму в схемі із загальною базою;
b 0 - коефіцієнт посилення по струму в схемі з загальним емітером (до початку опромінення);
b 0 про - коефіцієнт посилення по струму в схемі з загальним емітером (після опромінення);
до - постійна, що залежить від типу транзистора (нейтр / с) / см 2.
Таблиця 6.
Значення коефіцієнта к.
Матеріал | Тип провідності транзистора | до |
Германій n | pnp | (4,2 ± 0,2) * 107 |
Германій p | npn | (1,8 ± 0,2) * 107 |
Кремній n | pnp | (3,1 ± 0,4) * 106 |
Кремній p | npn | (4,6 ± 3,3) * 106 |
Як видно з таблиці найбільшу радіаційну стійкість мають германієві p - n - p транзистори. Вони при інших рівних умовах витримують потік швидких нейтронів на 1 - 2 порядки більше, ніж кремнієві. Орієнтовно для оцінки радіаційної стійкості можна користуватися діаграмою.
Транзистори | База | ||||||||||||||||||||
Кремнієві | fа ¯ | великий товщини |
середньої товщини | |||||||||||||||||||||
тонка | |||||||||||||||||||||
Германієві | fа ¯ | великий товщини | |||||||||||||||||||
середньої товщини | |||||||||||||||||||||
тонка | |||||||||||||||||||||
1010 | 1011 | 1012 | 1013 | 1014 нейтр см2 | |||||||||||||||||
2,5 * 105 | 2,5 * 106 | 2,5 * 107 | 2,5 * 108 | 2,5 * 109 | Р |
Ліві кордону прямокутників відповідають тим значенням потоків та доз, при яких стають помітними незворотні зміни, а праві межі - значення потоків та доз, при яких характеристики транзисторів знаходяться на межі придатності (як критерій придатності вибрано зміна коефіцієнта посилення b 0).
Перевагу слід віддавати германієвих p - n - p транзисторам з високим значенням f а і малим b 0 для пристроїв, що працюють в умовах іонізуючої радіації.
При радіації відбувається в основному зміна короткочасне I до0. Причинами зміни є:
а) іонізація, створювана g - променями, що змінює поверхневі властивості напівпровідника;
б) властивості матеріалу корпусу, навколишнього перехід;
в) руйнування в напівпровідниках, зумовлені нейтронами.
Іонізація, створювана радіацією, інжектується надлишок носіїв у транзистор, внаслідок чого виникають значні шуми.
Наприклад, опроміненні потоком g - променів при потужності дози 2 * 10 6 Р / год призводить до зростання шумів на 2 дб.
Шуми зникають при виході з поля випромінювання.
Вплив опромінення на електровакуумні прилади та інтегральні схеми
На електровакуумні прилади випромінювання впливає слабко, поки не відбудеться руйнування скляного балона. Фотопомножувача і електроннопроменеві трубки пошкоджуються оптично, ще до повної відмови внаслідок потемніння скла колби.
В даний час доведено, що радіаційна стійкість ІС в металоскляного корпусах порівнянна з ЕВП.
8. Методи конструювання, спрямовані на зменшення впливу опромінення на характеристики РЕА
При конструюванні необхідно:
правильно підбирати і розташовувати елементи,
ширше використовувати керамічні ізолятори в частинах перемикачів, роз'ємах, гніздах і т.д.,
застосовувати склотканина та інші неорганічні матеріали для манжет, кабельної ізоляції тощо,
застосування елементів з неорганічних матеріалів, слюдяних і керамічних конденсаторів,
застосовувати плівкові і металлопленочні опору,
ретельно продумувати схему розташування, для зменшення струмів витоку і пробою,
екранувати найбільш чутливі елементи,
правильно вибирати матеріали деталей конструкції,
правильно вибирати напівпровідникові прилади.
Для захисту від g - променів добре екранують, захищають - свинець, уран, торій, вісмут, вольфрам, золото, платина, ртуть і деякі інші важкі матеріали.
Для захисту від нейтронів застосовують екрани із суміші легких і важких елементів (бетон з підвищеним вмістом води), боролися (сплав карбіду бору з алюмінієм), літій, берилій, залізо, мідь, вольфрам, вісмут.
Будь ласка, не зберігайте тестовий текст.