Назаров_Конструирование_РЭС (560499), страница 61
Текст из файла (страница 61)
Уменьшение атмосферного давления оказывает влияние на параметры ЭРЭ и РЭС непосредственно и косвенно.Непосредственное влияние вызывает изменение емкости и допустимого рабочего напряжения конденсаторов с воздушным диэлектриком,уменьшение величины допустимого рабочего напряжения изоляторов,волноводов, элементов антенно-фидерных трактов и между проводниками электрического монтажа. Увеличивается вероятность возникновения искровых разрядов в негерметизированных высоковольтных выпрямителях и антенно-фидерных трактах.
Повышается механическаянагрузка на кожухи герметизированных элементов РЭС. Косвенноевлияние проявляется в ухудшении условий воздушного охлажденияРЭС вследствие уменьшения плотности и теплоемкости воздуха.Влияние пыли и песка на РЭС. Пыль представляет собой мельчайшие частицы различного происхождения и разных физико-химическихсвойств. Различают пыль неорганического и органического происхождений.Неорганическая пыль составляет 65...75% всех аэрозолей и представляет собой частицы в виде пластинок, иголочек, чешуек с размерами до 0,2 мм. В состав неорганической пыли входят кварц, полевойшпат, слюда и др.Органическая пыль представляет собой споры растений, плесневыегрибки, бактерии, частицы волокна из шерсти и хлопка, мельчайшиеостатки насекомых и растений. При повышенной влажности органическая пыль может служить хорошей питательной средой для плесени[56].Пыль, оседая на поверхности различных деталей и ЭРЭ РЭС, создает хорошие условия для их увлажнения.
Содержащиеся в пыли растворимые соли также хорошо поглощают влагу. При этом на поверхностиметаллов может происходить коррозия. Пыль на поверхности изоляционных материалов способствует адсорбированию влаги этими материалами. Увлажненная пыль на поверхности лакокрасочных покрытий вызывает химические реакции, результатом которых является разрушениепокрытий.
Проникая в микротрещины изоляционных материалов, пыльснижает их изоляционные показатели. В механизмах пыль увеличиваеттрение и износ материалов, окисление смазочных материалов. Попадаяв коммутационные элементы, пыль ускоряет износ контактов, может353вызывать образование коронного разряда между контактами и, следовательно, их нагрев.Биоповреждения РЭС. При эксплуатации РЭС в различных климатических районах в условиях повышенной влажности, ограниченногодоступа воздуха и умеренной температуры (0...30°С ) частонаблюдаются повреждения, вызванные микробиологическимиорганизмами.Эти повреждения выражаются в снижении прочностных,электроизоляционных и других свойств конструкционных материалов ипокрытий.Продуктыжизнедеятельностимикроорганизмов(метаболиты)стимулируют процессы коррозии металлов. К агентамбиологического поражения РЭС относятся грызуны, насекомые,плесневые грибки, бактерии. Однако наибольшую опасность для РЭСпредставляютплесневыегрибки,которыепоражаютсамыеразнообразные материалы: пластмассы, кра-ски, лаки, резину, дерево идаже металлы.
Если грызуны и насекомыенаносят механическиеразрушения, то грибки вызывают поврежденияпродуктами метаболизмапо электрохимическому и химическому меха-низмам. Действие плесенина пластмассы зависит от их состава. Наибо-лее подвержены действиюплесени органические наполнители и пла-стификаторы. Слабопротивостоят действию плесени феноло-фор-мальдегидные смолы,нитроцеллюлоза, поливинилацетат; очень слабо— древесина имасляные краски.
Плесень способна поражать также истекло, если нанем имеется питательная среда. Хорошей питательнойсредойдляплесени является канифоль, которая может оставаться наместахпайки. При появлении плесени снижается сопротивление изоля-ции,ускоряется процесс коррозии металлов, разрушаются защитныепокрытия, нарушаются контакты, возможны замыкания, пробои и т.п.Влияние радиоактивных излучений на РЭС. По происхождению радиоактивные излучения (РИ) могут быть разделены на естественные иискусственные.
К естественным излучениям относятся космическое,корпускулярное и рентгеновское излучения Солнца и радиационныхпоясов Земли. Искусственное РИ возникает в результате ядерных реакций в реакторах или при взрыве.Радиоактивностью называется самопроизвольное превращение неустойчивых изотопов одного химического элемента в изотопы другогоэлемента, сопровождающееся испусканием некоторых частиц. Существует пять видов радиоактивности: α-распад, β-распад, спонтанное деление, протонная и двухпротонная радиоактивности.
Все они характеризуются достаточно продолжительными превращениями ядер, которые определяются либо характером взаимодействия (слабые взаимодействия при β-распаде), либо задержкой испускания положительнозаряженных частиц кулоновским потенциальным барьером в ядре (αраспад, спонтанное деление, протонные радиоактивности). Обычно все354виды радиоактивности сопровождаются испусканием γ-лучей (потоковжестких фотонов с длиной волны 10-9 …10-11 см ).В свою очередь виды излучений подразделяют на мгновенное (γ-лучи),инициированное (нейтроны и γ-кванты), стационарное (α и β -ЧАСтицы) иостаточное (продукты вторичного расщепления).Уровни воздействия радиоактивных (фоновых) излучений определеныих дозой поглощения и скоростью потока эквивалентных нейтронов наодин квадратный сантиметр.
Доза поглощения есть энергия любого видаизлучения, поглощаемая единицей массы облучаемого веще-ства иизмеряемая в радах (1 рад = 10-2 Дж/кг = 100 эрг/г). Различаюттакже дозуинтегральную (общее количество энергии поглощения всеймассойматериала,град)идозубиологическую(количествоэнергии,поглощенное тканью, биологически эквивалентное одномурентгенурентгеновских или γ-лучей), выражаемую в бэрах. При облучениибио-логической ткани дозой у-лучей в 1 рад в 1 г ткани поглощается 93 эргэнергии излучения.
При естественном фоне (космические лучи, радиоактивность окружающей среды и тела человека) мощность излучения непревышает 0,1 бэр/год. При местном медицинском излучении доза непревышает 10 бэр, а лучевая болезнь наступает при дозе в 400...500 бэр.Радиационная стойкость материалов и ЭРЭ характеризуется следующими уровнями доз облучения: металлы— 1010 ... 1012 рад, ке7 и сплавы8рамика,кварц, стекло, ситалл —10 ... 10 рад, пластмассы и эластомеры105 ... 106 рад, полупроводниковые приборы и ИС — 102 рад.Рассмотрим воздействие излучений на некоторые материалы. Фоновые излучения, воздействующие на металлы и сплавы, увеличивают ихпрочность и уменьшают вязкость; электрические же характеристикипри этом практически не меняются.У керамических материалов и изделий из них увеличивается склонность к пробою, а кварц и стекло начинают тускнеть, терять прозрачность.Термопластичные материалы становятся хрупкими, темнеют илиобесцвечиваются.
Наиболее термостойкий, химически неактивный, высокочастотный фторопласт-4 уже при дозе 104 рад разлагается на фтористоводородные соединения. Наиболее стойким является полистирол. Эластомеры становятся твердыми, теряют эластичность, а бутиловый каучук, наоборот, становится клейким. Пропиточные и заливочныемасла образуют отстой и выделяют газ.В большинстве случаев нарушения работоспособности РЭС при воздействии РИ сказываются в основном в изменении параметров ППП иИС. Величину изменения параметров можно оценить на основании355справочных данных по стойкости материалов и ЭРЭ. Наряду с информацией об изменении параметров ЭРЭ при воздействии соответствующих уровней РИ в справочниках приводят информацию о коэффициентах радиационной чувствительности к воздействию γ-излучения, а также о максимальной мощности дозы γ-излучения, при которой происходит отказ ЭРЭ в схеме.Под действием γ-импульса происходит ионизация конструкции прибора и окружающей его среды, что вызывает возникновение кратковременных межэлектродных проводимостей и первичных фототоков.Протекание фототоков в цепях транзистора может привести к нежелательным последствиям, таким как изменение состояния ключевыхсхем, появление ложных сигналов в аналоговых схемах, а также перегорание транзистора из-за вторичного пробоя, если не приняты меры поего предотвращению последовательным включением индуктивностиили токоограничивающих сопротивлений.Облучение ППП нейтронами приводит к изменениям основных параметров изделий.
Эти изменения обусловлены в основном дефектамив структуре полупроводникового материала, а также ионизирующейспособностью нейтронов высоких энергий. У маломощных транзисторов наиболее чувствительными к воздействию потока нейтронов являются коэффициент передачи базового тока и напряжение между эмиттером и коллектором в режиме насыщения, уменьшающиеся с ростомпотока нейтронов, а также обратный ток коллекторного перехода.При воздействии импульсного γ-излучения в ИС все обратносмещенные переходы генерируют фототоки, которые могут привести к изменению состояния ИС. Характерно то, что в ИС с изоляцией р—ппереходами ионизационные эффекты примерно на порядок выше, чемв схемах на дискретных элементах.В настоящее время не существует единой точки зрения по вопросупроектирования радиационно стойких ИС.
Считается, что необходимособлюдать следующие наиболее общие правила при их разработке[58]:уменьшать отношение числа активных элементов ИС к числупассив-ных; уменьшать рассеиваемую в ИС мощность, использоватьрадиационно стойкие проводящие и диэлектрические материалы;повышать универсальность ИС; снижать зависимость выходныхпараметров ИС от коэффициентов усиления входящих в ее составтранзисторов.Изменения параметров резисторов при воздействии РИ обусловлены изменением параметров материалов конструктивных элементов резистора и окружающей резистор среды в результате ионизации, нарушения структуры и химических процессов в материалах и радиационного разогрева.356В радиационно стойкой РЭС рекомендуется применять по возможности низкоомные резисторы (менее 10 кОм), а высокоомные —подвергать опрессовке или заливке эпоксидной смолой.
Увеличениетолщины защитного покрытия в 10 раз позволяет снизитьчувствительность резистора к воздействию РИ не менее чем в 5-8 раз.Следует также предусматривать максимальное удаление резисторовдруг от друга и защиту их выводов. При уменьшении размероврезистора его устойчивость к РИ повышается.Радиационная стойкость конденсаторов определяется стойкостьюдиэлектрика. Наименьшей радиационной стойкостью обладают конденсаторы с органическим диэлектриком и электролитические. Степень изменения параметров у этого класса конденсаторов не зависитот вида РИ при равнозначных коэффициентах передачи энергии, а определяется в основном дозой поглощенной энергии, поскольку механизм воздействия любого излучения на изделия с органическим диэлектриком сводится к процессам ионизации и возбуждения атомов молекул.Конденсаторы с неорганическим диэлектриком (керамические,стеклокерамические, стеклянные) обладают высокой радиационнойстойкостью.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
