Обеспечение радиационной стойкости аппаратуры КА при проектировании
Первые космические аппараты (КА) функционировали всего в течение года. В настоящее же время стоит задача обеспечения сроков активного суще- ствования КА в течение 10–15 лет. Причина в том, что космические технологии широко вошли в жизнь общества, которое все силь- нее зависит от эффективной работы раз- личных космических систем: это и прогноз погоды, и разведка полезных ископаемых, и мониторинг окружающей среды, и разви- тие телекоммуникаций и телевидения, и, ко- нечно же, обеспечение обороноспособности На функционирование бортовой радиоэлек- тронной аппаратуры (БРЭА) при ее эксплуата- ции влияют многочисленные факторы. Особое значение имеет воздействие полей ионизирую- щих излучений космического пространства. Применение полупроводниковых изделий микроэлектроники в качестве компонентной базы космических систем сделало актуальной задачу оценки и прогнозирования устойчиво- сти компонентов и узлов к радиационным воз- действиям космического пространства. Широкое использование функциональ- но сложных изделий в БРЭА КА, для кото- рых практически невозможно провести весь комплекс работ по обеспечению требований по радиационной стойкости, проектирова- ние электронных систем с использованием современных методов обработки инфор- мации, открытие новых радиационных эф- фектов вызывает ряд проблем при произ- водстве относительно полной номенклатуры радиационно-стойких интегральных схем (ИС).
|
|
|
Таким образом, в настоящее время наме- тилась тенденция применения коммерче- ских изделий микроэлектроники в БРЭА КА. Это дает ряд преимуществ по сравнению с радиационно-стойкими ИС, так как ком- мерческие ИС имеют бóльшую информаци- онную стойкость и меньше стоят.
Однако использование коммерческих ИС в БРЭА КА влечет некоторый риск. Связано это с тем, что некоторые коммерческие ИС неприменимы для условий эксплуатации в космосе, большинство имеет уровень функ- циональных отказов порядка 10 крад по сум- марной накопленной дозе (то есть довольно низкий), стойкость не контролируется от пар- тии к партии, а надежность в экстремальных условиях эксплуатации не определена.
Виды сбоев и отказов функционирующие в КА
Физика радиационных эффектов
Основные источники радиации – Солнце и звезды. Собственное светило снабжает нас протонами и электронами; от остальных звезд летит все подряд, включая, например, ядра тяжелых элементов. Обитателей Земли от радиации защищает магнитное поле, собирающее пролетающие частицы в радиационные пояса земли (также называемые поясами ван Аллена). Они же – серьезная проблема для космических аппаратов, так что время, проводимое ими в радиационных поясах, стараются минимизировать.
|
|
|
Что происходит, когда микросхема попадает в космос? Основных эффектов два – накопление полной поглощенной дозы (total ionizing dose, TID) и эффекты, связанные с воздействием одиночных ионизирующих частиц (Single Event Effects, SEE).
Под действием ионизирующего излучения в микросхеме происходит образование электронно-дырочных пар. Эти пары в нормальных условиях достаточно быстро рекомбинируют (то есть оторвавшийся электрон захватывается атомом обратно), однако в электрическом поле дырки и электроны могут разделяться (потому что заряды противоположного знака движутся в поле в разные стороны). Основной изолятор, используемый в кремниевых микросхемах – диоксид кремния (SiO2). Подвижность электронов и дырок в SiO2 различается на несколько порядков, поэтому электроны достаточно быстро выносятся кремний, а дырки могут накапливаться в оксиде и особенно на границе оксида с кремнием.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 893; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!