Фізична модель появи та розвитку оборотних відмов напівпровідникових діодів, обумовлених трансформацією енергії струмів, наведених імпульсним електромагнітним випромінюванням, в енергію власних електромагнітних коливань напівпровідникових приладів.
При низкой оригинальности работы "Вплив сильних електричних полів на вольт-амперні характеристики напівпровідникових приладів", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Оборотні відмови виникають в умовах, коли дія сторонніх факторів (електромагнітного випромінювання) не призводить до повної втрати працездатності радіоелектроних виробів, але є причиною відхилення їх робочих характеристик від норми. Таким чином, необхідність дослідження механізмів появи оборотних відмов напівпровідникових приладів під впливом імпульсного електромагнітного випромінювання та утворення розрахункових методик визначення їх характеристик визначає актуальність теми дисертаційної роботи. Дисертаційна робота містить результати досліджень, отриманих здобувачем у Науково-дослідному та проектно-конструкторському інституті "Молнія" НТУ "ХПІ", у рамках держбюджетних науково-дослідних робіт МОН України: "Дослідження взаємодії електромагнітних коливань та заряджених частинок у напівпровідникових структурах" (ДР№0101U003807); "Розробка та дослідження нових методів визначення критеріїв оборотних відмов напівпровідникових структур" (ДР№0101U008737); "Дослідження процесів взаємодії електромагнітних коливань з наведеними струмами у багатошарових структурах при наявності зовнішнього випромінювання" (ДР№0108U001893). Поставлена в роботі мета обумовила вирішення завдань: - визначення механізмів появи та розвитку оборотних відмов напівпровідникових приладів та розробка фізичних моделей функціонування технічних засобів в умовах дії потужного електромагнітного випромінювання; Отримані розрахункові співвідношення для втрат енергії струмів, наведених електромагнітним випромінюванням на збудження власних коливань напівпровідникових приладів (величини їх оборотних відмов), дозволяють визначати ступінь та діапазон відхилення вольтамперних характеристик від норми в залежності від параметрів зовнішнього електромагнітного поля та фізичних якостей комплектуючих прилад матеріалів, що можливо вікористовувати при проєктуванні електрорадіовиробів.Визначені кількісні параметри сторонніх електромагнітних полів, що є причиною появи необоротних відмов напівпровідникових приладів, та приведені існуючі методики визначення кількісних характеристик електричної стійкості напівпровідникових приладів - критичної енергії пошкодження, що визначає межу їх працездатності. У режимі генерації (нестійкості власних коливань напівпровідникового приладу) наведений струм (потік електронів, наведених зовнішнім випромінюванням) втрачає частку своєї енергії на збудження електромагнітних коливань напівпровідникових структур з енергією випромінювання (; ). В якості енергетичного критерію оцінки електричної стійкості напівпровідникових приладів для оборотних відмов застосовується величина енергії випромінювання електромагнітних коливань напівпровідникових приладів Таким чином, величина визначає ступінь відхилення вольтамперних характеристик напівпровідникових приладів від норми в умовах дії стороннього випромінювання і застосовується в даній роботі як кількісна характеристика їх оборотних відмов. Рішення цієї задачі дозволяє визначити розрахункові співвідношення для кількісних характеристик оборотних відмов (ступеню відхилення ВАХ від норми) напівпровідникових приладів в залежності від параметрів зовнішнього електромагнітного випромінювання та фізичних якостей матеріалів, комлектуючих прилади.У дисертаційній роботі вирішено науково-практичну задачу розробки фізичної моделі появи та розвитку оборотних відмов напівпровідникових приладів (відхилень вольтамперних характеристик), обумовлених трансформацією енергии струмів, наведених електромагнітним випромінюванням, в енергію електромагнітних коливань напіпровідникових приладів, та отримання розрахункових співвідношень, що визначають ступінь відхилень вольтамперних характеристик напівпровідникових приладів в залежності від величини зовнішнього електромагнітного випромінювання та фізичних параметрів матеріалів, що комплектують дані вироби. Отримані розрахункові співвідношення для визначення кількісних характеристик оборотних відмов в умовах, коли вектор струму, наведеного електромагнітним випромінюванням, паралельний межі напівпровідникової структури. Ці співвідношення звязують величину втрат енергії наведених струмів з параметрами напівпровідникових структур в умовах дії імпульсного електромагнітного поля, що дозволяє визначати характер та ступінь змін вольтамперних характеристик. Отримані розрахункові співвідношення для визначення кількісних характеристик оборотних відмов в умовах, коли вектор струму, наведеного електромагнітним випромінюванням, спрямован по нормалі до межі напівпровідникової структури. Ці співвідношення звязують величину втрат енергії наведених струмів з фізичними параметрами напівпровідникових приладів в умовах дії імпульсного електромагнітного поля, що дозволяє визначати характер та ступінь відхилень вольтамперних характеристик.
План
Основний зміст роботи
Вывод
діод струм імпульсний напівпровідниковий
У дисертаційній роботі вирішено науково-практичну задачу розробки фізичної моделі появи та розвитку оборотних відмов напівпровідникових приладів (відхилень вольтамперних характеристик), обумовлених трансформацією енергии струмів, наведених електромагнітним випромінюванням, в енергію електромагнітних коливань напіпровідникових приладів, та отримання розрахункових співвідношень, що визначають ступінь відхилень вольтамперних характеристик напівпровідникових приладів в залежності від величини зовнішнього електромагнітного випромінювання та фізичних параметрів матеріалів, що комплектують дані вироби.
Основні результати дисертації сформульовано у таких висновках.
1. Проведено дослідження технічних засобів в умовах дії потужного електромагнітного випромінювання. Досліджено характер змін працездатності напівпровідникових комплектуючих елементної бази технічних засобів.
Розроблена фізична модель появи одного з типів оборотних відмов напівпровідникової елементної бази електрорадіовиробів, яка заснована на взаємодії струмів, наведених зовнішнім імпульсним електромагнітним випромінюванням, з власними коливаннями напівпровідникових структур, комплектуючих електрорадіовироби.
Показано, що дана взаємодія приводить до енергетичних втрат наведених струмів на збудження власних електромагнітних коливань напівпровідникової структури (режиму генерації коливань) та характеризується змінами вольтамперних характеристик напвпровідникових приладів (появі оборотних відмов).
2. Досліджено вплив струмів, наведених зовнішнім електромагнітним випромінюванням, на працездатність напівпровідникових приладів в умовах черенковського випромінювання.
Отримані розрахункові співвідношення для визначення кількісних характеристик оборотних відмов в умовах, коли вектор струму, наведеного електромагнітним випромінюванням, паралельний межі напівпровідникової структури. Ці співвідношення звязують величину втрат енергії наведених струмів з параметрами напівпровідникових структур в умовах дії імпульсного електромагнітного поля, що дозволяє визначати характер та ступінь змін вольтамперних характеристик.
3. Досліджено механізми оборотних відмов напівпровідникових приладів, обумовлених взаємодією поверхневих коливань твердотільних структур зі струмами, наведеними електромагнітним випромінюванням, в умовах перехідного випромінювання.
Отримані розрахункові співвідношення для визначення кількісних характеристик оборотних відмов в умовах, коли вектор струму, наведеного електромагнітним випромінюванням, спрямован по нормалі до межі напівпровідникової структури. Ці співвідношення звязують величину втрат енергії наведених струмів з фізичними параметрами напівпровідникових приладів в умовах дії імпульсного електромагнітного поля, що дозволяє визначати характер та ступінь відхилень вольтамперних характеристик.
4. Проведені експериментальні дослідження впливу імпульсного електромагнітного випромінювання на вольтамперні характеристики планарного кремнієвого діоду з барєром Шотки 2Д 922 В та епітаксіального кремнієвого діоду КД 409 А у діапазоні напруг та струмів, що характеризують зворотні відмови (відсутність теплового пробою).
Доведено, що дія зовнішнього імпульсного електромагнітного поля (амплітуди напруги електричного поля - , тривалість імпульсу ) характеризується появою ділянок вольтамперних характеристик з негативним опором. На ціх ділянках зростання прямого струму у діапазоні: супроводжується падінням напруги у діапазоні: (області генерації коливань).
5. Порівняльний аналіз експериментальних досліджень оборотних вімов та їх кількісних оцінок, отриманих розрахунковим шляхом, показали адекватність запропонованої в дисертації фізичної моделі появи та розвитку оборотних відмов напівпровідникових приладів в умовах електромагнітного впливу.
Отримані експериментальні та розрахункові величини випромінювання електромагнітних коливань знаходяться в спільних межах , та мають спільні тенденції до змін в залежності від параметрів зовнішнього електромагнітного впливу. Тому отримані в дисертації розрахункові співвідношення дозволяють достовірно визначати кількісні характеристики оборотних відмов - відхилення вольтамперних характеристик в залежності від параметрів електромагнітного випромінювання та фізичних властивостей матеріалів, що комплектують прилад.
6. Результати роботи впроваджені в Інституті Радіофізики та електроніки НАН України у рамках держбюджетних науково-дослідних робіт МОН України: "Дослідження лінійних та нелінійних твердотільних структур з застосуванням електромагнітних хвиль НВЧ діапазону та заряджених частинок" (ДР № 01061U011978) та в навчальному процесі на кафедрі "Системи інформації" НТУ "ХПІ".
Перелік опублікованих праць за темою дисертації
1. Лосев Ф.В. Электростатические колебания структуры металл - диэлектрик - полупроводник в условиях воздействия стороннего электромагнитного излучения / В.И. Кравченко, А.И. Коробко, Ф.В. Лосев, И.В. Яковенко // Вісник НТУ "ХПІ". - Харків: НТУ "ХПІ".- 2004. - № 35. - С. 154 - 161.
5. Лосев Ф.В. Затухание поверхностных колебаний полупроводниковых структур электрорадиоизделий в условиях воздействия стороннего электромагнитного излучения. / В.И. Кравченко, Ф.В. Лосев, И.В. Яковенко // Вісник НТУ"ХПІ" . - Харків: НТУ "ХПІ". - 2006. - № 37. - С. 29 - 36.
6. Лосев Ф.В. Кинетические механизмы взаимодействия поверхностных колебаний с электронами проводимости полупроводниковых структур в условиях воздействия стороннего электромагнитного излучения /
11. Лосев Ф.В. Влияние стороннего электромагнитного излучения на работоспособность полупроводниковых комплектующих электрорадиоизделий / В.И. Кравченко, Ф.В. Лосев, И.В. Яковенко // Материалы XIII Международной научной школы - семинара. - Миколаїв: "Миколаівська обласна друкарня." - 2007. - С. 128 - 130.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
