СКЛАД І ХАРАКТЕРИСТИКА ФАКТОРІВ, ЩО ДЕСТАБІЛІЗУЮТЬ РОБОТУ CAV

Основні дестабілізуючі чинники

Основні дестабілізуючі фактори, що впливають на збереження властивостей радіоелектронної апаратури (РЕА) в порядку їх вагомості:

1. Час життя, т. Е. Час, що минув з моменту випуску РЕА з заводу-виготовлювача, де вона проходить великий обсяг приймально-здавальних випробувань (ПСІ), які гарантують повну відповідність РЕА нормам технічних умов (ТУ) на певному наступному інтервалі часу , після якого для підтвердження відповідності нормам ТУ необхідний цикл регламентних перевірок (РП) з використанням контрольно-випробувальної апаратури (КИА).

Незважаючи на те, що РЕА не працює і зберігається в складських умовах при певній температурі і вологості, в ній йдуть такі процеси:

• - старіння, при якому відповідно до принципу термодинаміки кристалічні структури переходять в аморфні. Для напівпровідників це означає зміну електрофізичних властивостей і відповідно параметрів виготовлених на їх основі електрорадіоізделій (Ері);
• - дифузія, наприклад, доріжки в друкованих платах можуть замикатися через зростання «вусів»;
• - зміна властивості ізоляційних матеріалів, які можуть стати в окремих місцях проводять;
• - окислення - виникнення оксидних ізолюючих плівок на пайках і роз'ємних з'єднаннях.
• 2. Температура навколишнього середовища і власне тепловиділення:
  • - по-перше, при зберіганні зростання температури прискорює всі процеси, описані вище;
  • - по-друге, в робочому режимі зміна температури зміщує електричні характеристики РЕА.

З ростом температури зростає сопротіатеніе провідників і напівпровідників, т. Е. Змінюються режими роботи комплектуючих Ері. В ТУ на Ері наведені характеристики параметрів в діапазоні зміни температури. РЕА повинна бути розрахована на зміну температури зовнішнього навколишнього середовища.

Наприклад, при розширенні діапазону температур від нормальних умов (25 ± 5) ° С до інтервалу від мінус 40 ° С до плюс 50 ° С відносна нестабільність кварцових генераторів зростає з величини 10 ~ ⁵ , що досягається при НУ, більш ніж на два порядки, т . е. до 10 ^_3 . Таким чином, приблизно на кожні 10 ° С зміни температури стабільність змінюється на порядок.

3. Механічні дії - удари, наприклад при поділі ступенів, і вібрація, як в певному діапазоні частот, так і широкосмугова (ШСВ) при транспортуванні автомобільним і залізничним транспортом.

Зовнішні дестабілізуючі фактори:

• - температура навколишнього середовища, про вплив яку йшлося вище;
• - механічні дії, що призводять до порушення контактів (пайки, роз'єми);
• - електромагнітні випромінювання (ЕМВ), що призводять до виникнення або спотворення сигналів в ланцюгах зв'язку, що утворюють контури (антени);
• - іонізуюче випромінювання (ІІ).

Дія ІІ можна розглядати на короткому і тривалому інтервалі. Коротке (імпульсна) ІІ характерно для ядерного вибуху (Я В) або аварій ядерно-енергетичних установок (ЯЕУ). Тривале - це фон від реакторів, від осколків

Частина 1. Створення CAV

поділу в конструкційних матеріалах, викликаних, наприклад, потоком нейтронів Я В, ЯЕУ або реактора, а також потоком важких заряджених частинок (ТЗЧ) космічного випромінювання (наприклад, протонів).

Імпульсне ІІ ділиться по впливу на два фактори:

• 1) важкі частки ( альфа-частинки і нейтрони). Альфа- випромінювання добре гальмується в конструкції приладових відсіків і корпусів РЕА та вироби, практично не досягає Ері. Нейтрони мають хорошу проницающую здатність і можуть викликати ядерні реакції з виникненням радіоактивних осколків, що випускають у-випромінювання;
• 2) у-випромінювання - це основний фактор, що викликає іонізацію матеріалу через виникнення вільних електронів, вирваних з орбіти при взаємодії у-кванта з атомом. При цьому залишається позитивно заряджений іон.

Таким чином, при взаємодії у-випромінювання з матеріалами Ері виникають додаткові носії заряду, в результаті чого в ізоляційних матеріалах, наприклад в друкованих платах, можуть виникнути струми витоку, т. Е. Йде втрата ізоляційних властивостей і виникають паразитні зв'язку між активними елементами з ненормованим опором. У напівпровідникових матеріалах виникає провідність, при цьому можливе відкриття переходів п-р-п або р-п-р в транзисторах, зростає провідність. Крім того, після зняття у-випромінювання в ізолюючих шарах може «застрягти» наведений заряд, який буде істотно спотворювати роботу МОП транзистора. У цьому випадку говорять про вплив дозового фактора ІІ, який може зберігатися тривалий час після закінчення у-впливу. Згодом під впливом теплових процесів цей паразитний заряд буде «розсмоктуватися» як за рахунок рекомбінації електронів, так і за рахунок дрейфу в електричних полях і збору заряду на електродах напівпровідникових приладів. Це явище «розсмоктування» наведеного заряду називають «відпалом». Процес йде тим швидше, чим вище температура навколишнього середовища.

Взаємодія у-квантів з речовиною відбувається за рахунок наступних чинників: фотоефект , комптонівське розсіювання і утворення пар (електрон + позитрон).

При фотоефекті відбувається «збивання» квантом електронів зовнішніх оболонок атома, коли енергії кванта достатньо для розриву зв'язку електрона з ядром.

Комптонівське розсіювання дає вільний електрон і «розсіяний» (відскакує) у-квант з енергією менше на величину енергії, відданої на «збивання» електрона.

Слід зазначити, що найбільший внесок у іонізацію вносить фотоефект, який можливий при невеликих величинах енергії у-кванта (т. Е. З енергією, зрушеною до енергії видимого світла). При зростанні енергії у-квантів починає переважати комптонівське розсіювання. Освіта пар йде при високих енергіях і на практиці внесок цього чинника в іонізацію незначний.

Необхідно мати на увазі, що при взаємодії у-випромінювання з матеріалом корпусів (зашитий) йде зсув енергії у-випромінювання в більш «м'яку» область, де ймовірність фотоефекту вище, т. Е. Утворюється більше електронів. Таким чином, введення захистів дає подвійний ефект.

З одного боку, ефект буде позитивний за рахунок відображення від ядер атомів речовини захистів. Ефективність зашитий тим вище, чим вище атомний номер речовини, так як відображення йде тільки від ядер, і чим більше ядро, тим вище ймовірність зіткнення з ним.

З іншого боку, введення зашитий призводить в результаті комптонівського розсіювання до зрушення у-випромінювання «вниз» по енергії, в результаті чого до напівпровідника приходять у-кванти, що володіють більшою іонізуючої здатністю.

Таким чином, при введенні зашитий (екранів) необхідно прагнути зробити їх такої величини (товщини), щоб повністю поглинути потік у-квантів в матеріалі зашитий. На практиці вводять багатошарові екрани з різних матеріалів.

Третій вид взаємодії у-квантів - утворення пар - має малу ймовірність і відбувається тільки при великих 24

Частина 1. Створення CAV

величинах енергії у-квантів, тому при більшості звичайних зустрічаються на практиці енергіях у-випромінювання його внесок в іонізацію незначний.

Необходімоіметьввіду, що чим нижче енергія у-випромінювання, тим вище іонізаційний ефект, але при цьому енергії повинно бути достатньо для іонізації. Тому найбільшою іонізуючої здатністю з усіх видів ЕМВ має рентгенівське випромінювання, особливо Наджорстка (СЖРІ), енергії якого достатньо для зриву електрона з матеріалу напівпровідника і досить велика ймовірність взаємодії з електронною оболонкою.