.

Влияние ионизационного излучения на материалы применяемые в радиотехнике

Влияние ионизационного излучения на материалы

 Наиболее устойчивыми к ИИ являются металлы. Им свойственна высокая концентрация свободных носителей заряда, а характеристики слабо зависят от дефектов. При высоких дозах ИИ у металлов возрастает пластичность (текучесть) Наиболее радиационно-стойкими являются электротехнические стали и магнитные материалы. Некоторые металлы, такие как цинк, кобальт, марганец, при облучении могут быть источниками вторичного излучения. Это связано с физико-химической структурой материалов. Наиболее уязвимы к ИИ – органика и полупроводники. У полупроводниковых материалов изменяется время жизни носителей зарядов и их подвижность. У органических материалов изменяются механические свойства – изменяется текучесть, изменяется тангенс угла диэлектрических потерь и диэлектрическая проницаемость. 

Влияние ИИ на резисторы При воздействии на резисторы могут возникать как обратимые, так и необратимые изменения сопротивления. Может увеличиваться уровень шумов и улучшаться влагостойкость материала. Основные причины выхода из строя резисторов – деградация электрофизических характеристик резистивного или влагоустойчивого материала. Гамма-излучение как правило вызывает обратимые изменения. При воздействии поля его резистивность уменьшается, но при снятии поля его характеристики восстанавливаются. Наиболее устойчивыми к ИИ являются керамические и проволочные резисторы. Наименее устойчивые – органические и плёночные. 

Влияние ИИ на конденсаторы -изменение тангенса диэлектрических потерь -изменяется ёмкость Основные причины – преобразования в структуре диэлектрика, ионизация диэлектриков и выделение газов. Наиболее стойкие к излучению конденсаторы с неорганическим диэлектриком: керамические, стеклоэмалевые, слюдяные. Время восстановления для таких конденсаторов менее двух часов. Конденсаторы с органическим диэлектриком (бумажные, полистироловые) обладают пониженной устойчивостью к излучению. Причиной этого является разложение полимерных материалов. Время восстановления составляет 200-300ч (причём восстановление не полное). Электролитические конденсаторы при облучении ненадёжны, отмечаются случаи разгерметизации и разложения электролита. Наиболее устойчивые из интегральных тонкоплёночных конденсаторы на основе Al2O3. 

Влияние ИИ на полупроводники. Воздействие излучения служит причиной обратимых и необратимых дефектов. Ионизирующее действие радиации приводит к генерации в объёме полупроводника избыточного заряда. Для германиевых диодов время восстановления – несколько дней. В случае транзисторов радиационная стойкость определяется деградацией коэффициента передачи по току, причиной которого являются эефекты. 

Влияние ИИ на интегральные микросхемы. Действие излучения проявляется в обратимых нарушениях работоспособности, вызванных ионизационными эффектами, и в необратимой деградации параметров (истощение плёнок, диффузия, миграция атомов плёнок). Причина нарушения: изменение параметров у входящих в микросхему элементов, повреждения межсоединений, ухудшение качества изоляции. 

Конструктивно-технологические методы повышения стойкости: Обеспечение стойкости к излучению активных (перобразуют входной сигнал) и пассивных (конденсаторы, резисторы) элементов.

- Создание надёжной изоляции.

- Использование радиационно-стойких проводящих и диэлектрических пассивирующих материалов (оксидные плёнки, стойкие к излучению).

- Ослабление излучения за счёт рационального выбора конструкции корпуса и применения материалов, поглощающих энергию излучения.