62887 (695187), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Нейтронная радиация приводит к необратимым и обратимым изменениям характеристик конденсаторов, а гамма - облучение - в основном - к обратимым изменениям. Общей причиной этого является изменение электрических характеристик диэлектрика (диэлектрической постоянной и сопротивления).

Кроме того происходит выделение газов при облучении в электролитических конденсаторах и конденсаторах с масляным заполнением, что может привести к их разрушению.

Таблица 5.

Влияние радиации на конденсаторы.

Вид конденсаторов	Интенсивность суммарного нейтронного и -излучения (нейтр/см2+ эрг/кал)	Характер влияния радиации
Керамические	1,3*108 + 2,5*1010	Обратимые изменения С на 4 - 19%
Сегнетокерамические	1,0*1013 + 8,3*104	Токи утечки в обратном направлении Обратимые изменения С 1%
Стеклоэмалевые	2,5*1017 + 6,1*1010	Изменение сопротивления изоляции на 2 - 3 порядка
Слюдяные	1*1014 + 5,7*108	Необратимые изменения С 1%
	1,23*108 + 0	Обратимые изменения С 1%
Бумажные	1*1018 + 2,5*1010	Значение емкости выходит за пределы допусков
Бумагомасляные	1,1*1018 + 0	Необратимые изменения емкости от +37 до -20%
Электролитические	-	Ток утечки возрастает с повышением мощности и дозы облучения
Танталовые	(3,4*1012 … 2,5*1018) + + (5,7*108 … 4,4*1010)	Необратимые изменения емкости от -10 до +3,0%
Алюминиевые	то же	Необратимые изменения емкости от -6 до +65%
	9*1016 + 0	Короткое замыкание

Сегнетокерамические конденсаторы подвергались импульсному облучению, остальные - непрерывному.

Влияние радиации на полупроводниковые диоды

Воздействие радиации на полупроводниковый диод зависит от того, какой эффект использован в качестве основы его работы, вида материала, удельного сопротивления его, а также конструктивных особенностей диода.

Германиевые диоды.

При облучении нейтронами проводимость диодов (плоскостных и точечных) в обратном направлении увеличивается, в прямом - уменьшается. При потоках более 10¹³ нейтр/см² выходят из строя, при - 10¹¹ нейтр/см² - происходит значительное изменение характеристик. При таких условиях облучения они могут работать в схемах, на работоспособность которых не сказывается существенно изменение характеристик проводимости диодов в обратном направлении.

При воздействии малых доз - облучения (10⁴ Р при мощности дозы 6*10⁴ Р/ч) обратный ток плоскостных диодов возрастает на 10%, на такую же величину уменьшается емкость p - n перехода, а также возникают фототоки. Через несколько дней после облучения параметры восстанавливаются до первоначального уровня.

Кремниевые диоды.

Под воздействием нейтронной радиации проводимость точечно-контактных диодов уменьшается в прямом и обратном направлениях; у плоскостных диодов проводимость в прямом направлении также уменьшается. Повреждение диодов обусловливается изменением характеристик проводимости в прямом направлении. Изменение характеристик тем больше, чем больше мощность потока. Доза 10¹² нейтр/см² нейтронного облучения вызывает заметное изменение характеристик диода.

Диоды могут быть использованы при облучении нейтронным потоком 10¹³ - 10¹⁷ нейтр/см², если изменение характеристик в прямом направлении не влияет на работу схемы.

Воздействие - облучения (мощность дозы 10⁶ Р/ч) вызывает обратимые изменения обратного тока, составляющие 10^-8 А.

Характер воздействия облучения электронами и протонами на германиевые и кремниевые диоды аналогичен нейтронному.

Влияние радиации на транзисторы

Воздействие быстрых нейтронов вызывает нарушение кристаллической решетки материала (основной эффект) и ионизацию (вторичный эффект). Вследствие этого изменяются параметры полупроводниковых материалов - время жизни основных носителей (), удельная проводимость (), скорость поверхностной рекомбинации дырок с электронами. Вследствие изменения вышеуказанных параметров уменьшается коэффициент усиления по току ₀ (₀), увеличивается обратный ток коллектора (I_к0), возрастают шумы транзистора. Изменение коэффициента усиления является необратимым, а изменения обратного тока могут быть обратимыми и необратимыми.

Протоны и электроны влияют на характеристики транзисторов также как и нейтронное облучение.

Влияние радиации на коэффициент усиления

Максимальный интегральный поток частиц Ф, который может выдерживать транзистор для заданного изменения параметра ₀, определяется из соотношения:

, (1)

где f_а - граничная частота усиления по току в схеме с общей базой;

₀ - коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером (до начала облучения);

₀^об - коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером (после облучения);

к - постоянная, зависящая от типа транзистора (нейтр/с) /см².

Таблица 6.

Значения коэффициента к.

Материал	Тип проводимости транзистора	к
Германий n	p-n-p	(4,2 0,2) *107
Германий p	n-p-n	(1,8 0,2) *107
Кремний n	p-n-p	(3,1 0,4) *106
Кремний p	n-p-n	(4,6 3,3) *106

Как видно из таблицы наибольшую радиационную стойкость имеют германиевые p-n-p транзисторы. Они при прочих равных условиях выдерживают поток быстрых нейтронов на 1 - 2 порядка больше, чем кремниевые. Ориентировочно для оценки радиационной стойкости можно пользоваться диаграммой.

Транзисторы

База

Кремниевые

fа

большой толщины

средней толщины

тонкая

Германиевые

fа

большой толщины

средней толщины

тонкая

1010

1011

1012

1013

1014 нейтр см2

2,5*105

2,5*106

2,5*107

2,5*108

2,5*109

Р

Левые границы прямоугольников соответствуют тем значениям потоков и доз, при которых становятся заметными необратимые изменения, а правые границы - значения потоков и доз, при которых характеристики транзисторов находятся на грани пригодности (в качестве критерия годности выбрано изменение коэффициента усиления ₀).

Предпочтение следует отдавать германиевым p-n-p транзисторам с высоким значением f_а и малым ₀ для устройств, работающих в условиях ионизирующей радиации.

При радиации происходит в основном изменение кратковременное I_к0. Причинами изменения являются:

а) ионизация, создаваемая - лучами, изменяющая поверхностные свойства полупроводника;

б) свойства материала корпуса, окружающего переход;

в) разрушения в полупроводниках, обусловленные нейтронами.

Ионизация, создаваемая радиацией, инжектирует избыток носителей в транзистор, вследствие чего возникают значительные шумы.

Например, облучении потоком - лучей при мощности дозы 2*10⁶ Р/ч приводит к возрастанию шумов на 2 дб.

Шумы исчезают при выходе из поля излучения.

Влияние облучения на электровакуумные приборы и интегральные схемы

На электровакуумные приборы излучение влияет слабо, пока не произойдет разрушение стеклянного баллона. Фотоумножители и электроннолучевые трубки повреждаются оптически, еще до полного отказа вследствие потемнения стекла колбы.

В настоящее время доказано, что радиационная стойкость ИС в металлостеклянных корпусах сравнима с ЭВП.

8. Методы конструирования, направленные на уменьшение влияния облучения на характеристики РЭА

При конструировании необходимо:

правильно подбирать и располагать элементы,

шире использовать керамические изоляторы в частях переключателей, разъемах, гнездах и т.д.,

применять стеклоткань и другие неорганические материалы для манжет, кабельной изоляции и др.,

применение элементов из неорганических материалов, слюдяных и керамических конденсаторов,

применять пленочные и металлопленочные сопротивления,

тщательно продумывать схему расположения, для уменьшения токов утечки и пробоя,

экранировать наиболее чувствительные элементы,

правильно выбирать материалы деталей конструкции,

правильно выбирать полупроводниковые приборы.

Для защиты от - лучей хорошо экранируют, защищают - свинец, уран, торий, висмут, вольфрам, золото, платина, ртуть и некоторые другие тяжелые материалы.

Для защиты от нейтронов применяют экраны из смеси легких и тяжелых элементов (бетон с повышенным содержанием воды), бороль (сплав карбида бора с алюминием), литий, бериллий, железо, медь, вольфрам, висмут.

Характеристики

Список файлов реферата