Влияние ионизирующего облучения на конденсаторы



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Влияние ионизирующего облучения на конденсаторы



Ионизирующее облучение вызывает обратимое или необратимое изменение емкости и обратимое изменение величины утечки и тангенса угла потерь.

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 10.5.

 

Влияние радиации на конденсаторы.

 

Вид конденсаторов Интенсивность суммарного нейтронного и g-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 g - 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 g - 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 (t), удельная проводимость (r), скорость поверхностной рекомбинации дырок с электронами. Вследствие изменения вышеуказанных параметров уменьшается коэффициент усиления по току b0 (a0), увеличивается обратный ток коллектора (Iк0), 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 b0 , определяется из соотношения:

, (10.1)

где fа – граничная частота усиления по току в схеме с общей базой;

b0 – коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером (до начала облучения);

b0об - коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером (после облучения);

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

 

Таблица 10.6.

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 b0).

Предпочтение следует отдавать германиевым p-n-p транзисторам с высоким значением fа и малым b0 для устройств, работающих в условиях ионизирующей радиации.

При радиации происходит в основном изменение кратковременное Iк0. Причинами изменения являются:

а) ионизация, создаваемая g - 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 g - лучей при мощности дозы 2*106 Р/ч приводит к возрастанию шумов на 2 дб. Шумы исчезают при выходе из поля излучения.



Последнее изменение этой страницы: 2016-04-08; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.210.184.142 (0.007 с.)