Фізика процесів напружених струмових та теплових режимів мікросхем при впливі імпульсних надвисокочастотних (НВЧ) полів - Автореферат

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук Фізика процесів напружених струмових та теплових режимів мікросхем при впливі імпульсних надвисокочастотних (НВЧ) полівНауковий керівник - доктор фізико-математичних наук, доцент Старостєнко Володимир Вікторович, Таврійський національний університет ім. Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор Аркуша Юрій Васильович, Харківський національний університет ім. доктор фізико-математичних наук, професор Чорноус Анатолій Миколайович, Сумський державний університет, проректор з наукової роботи. Захист відбудеться «17» грудня 2009 р. о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 55.051.02 при Сумському державному університеті: 40007, м. З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Сумського державного університету за адресою: 40007, м.Дослідження з безпосереднього впливу імпульсних електромагнітних полів на мікросхеми у відкритому просторі вперше були проведені у Харківському фізико-технічному інституті (ХФТІ) під керівництвом проф. Поряд з дослідженнями з безпосереднього впливу імпульсних електромагнітних полів на мікросхеми у хвилеводі, спрямованими на поглиблене розуміння процесів та результатів перетворення полів у мікроструктурних елементах мікросхем, у ТНУ було розроблено чисельно-аналітичну модель взаємодії, яка дозволяє розвязати дифракційну задачу для мікросхеми у хвилеводі та електротеплову задачу для моделі кристалу. У цьому плані актуальними у науковому та практичному аспектах є: - дослідження процесів перетворення енергії імпульсних електромагнітних полів, що впливають на прилади та мікросхеми, в електричну та теплову у мікроструктурних елементах сучасних ІМС; на підставі експериментальних досліджень і результатів моделювання мікросхем із низьким та середнім рівнями інтеграції розробити модель взаємодії імпульсних електромагнітних полів із мікроструктурними елементами кристалу сучасних ІМС з великим рівнем інтеграції; Розроблено чисельно-аналітичні моделі взаємодії імпульсних електромагнітних полів із мікроструктурними елементами кристалу сучасних мікросхем та електротеплову модель кристалу, що вперше дозволили прогнозувати стійкість ІМС до впливу імпульсного електромагнітного випромінювання, яка визначається в основному розмірами кристалу та поляризаційним фактором і не залежить від їхнього функціонального призначення.У першому розділі «Огляд літератури з впливу імпульсних електромагнітних полів на елементну базу електронної апаратури» проаналізовано методи і результати досліджень із впливу ІЕМП на елементну базу ЕА і мікросхеми, стан та тенденції розвитку виробництва мікросхем. У дослідженнях із впливу імпульсних електромагнітних полів спочатку на напівпровідникові прилади, а потім на мікросхеми, виникла проблема щодо їх поведінки при функціонуванні в напружених струмових та теплових режимах, що власне є предметом досліджень. Експериментальні дослідження із безпосереднього впливу потужних імпульсних електромагнітних полів на мікросхеми дозволили встановити механізм цього впливу, а також основні причини, які викликають руйнування мікроструктурних елементів кристалу. Вплив на мікросхеми здійснювався для двох їх орієнтацій відносно поля, а саме грань кристалу з мікроструктурними елементами була паралельною вектору електричної компоненти поля хвилі Н10 у хвилеводі, і грань кристалу з мікроструктурними елементами розташовувалася перпендикулярно до вектору електричної компоненти поля хвилі Н10 у хвилеводі. Модель взаємодії електромагнітного випромінювання із МСЕ мікросхем включає у собі розвязання дифракційної задачі для мікросхем у хвилеводі, аналіз електричних кіл розряду у кристалі, розвязання рівняння теплопровідності для моделі кристалу і моделювання напружених струмових і теплових режимів в активному мікроструктурному елементі кристалу - базуючись на прикладі польового транзистора.При впливі потужних НВЧ полів на мікросхеми відбувається перетворення енергії електромагнітного поля в електротеплову енергію макро-та мікроструктурних елементів, при цьому вихід з ладу мікроструктурних елементів кристалу обумовлено їх роботою в напружених струмових і теплових режимах за рахунок додаткових напруг, які наводяться електромагнітним випромінюванням. Установлено, що реакція мікросхем на вплив електромагнітного випромінювання у складі електронних модулів така сама, як і при впливі безпосередньо на мікросхеми, однак знижуються граничні значення полів, при яких починаються збої у роботі мікросхем, при цьому граничні значення катастрофічних відмов не змінюються. Для підвищення стійкості ЕА до впливу ІЕМП доцільно використовувати в ній мікросхеми з невеликими розмірами кристалів, а для підвищення стійкості мікросхем із кристалами більших розмірів необхідно розробляти топологію мікросхем із розрядниками або застосовувати панелі кріплення ІМС із вбудованими розрядниками.

Основний зміст роботи