Обеспечение радиационной стойкости изделий электронной техники

Учебно-тематический план

Раздел I. Базовые механизмы формирования радиационных эффектов в полупроводниковых приборах (ПП) и интегральных схемах (ИС).

Тема 1. Ионизирующие излучения (ИИ) ядерного взрыва, космического пространства, ядерных энергетических установок и аварий типа LОСА на атомных электростанциях.

Состав, амплитудно-временные и спектрально-энергетические характеристики излучений.

Тема 2. Классификация радиационных эффектов в материалах, полупроводниковых приборах и ИС.

Образование первичных и вторичных структурных дефектов в полупроводниковых материалах под действием излучений, приводящих к изменению свойств полупроводниковых материалов и деградации основных параметров полупроводниковых приборов и ИС.

Тема 3. Поверхностные и объемные ионизационные эффекты в изолирующих окислах и КМОП-структурах.

Проблема возникновения токов утечки под толстым изолирующим окислом. Устойчивость сложных микропроцессорных схем к полной накопленной дозе. Эффект низкой интенсивности в биполярных микросхемах, предложения по решению проблемы прогнозирования биполярных и БиКМОП микросхем на этот эффект.

Тема 4. Объемные ионизационные эффекты в ПП и ИС при воздействии импульсного ИИ.

Переходные процессы в полупроводниковых приборах и ИС, инициированные излучением, их зависимость от электрофизических характеристик полупроводниковых материалов и конструкции приборов.

Тема 5. Влияние спектрально-энергетических и амплитудно-временных характеристик импульсных излучений на длительность переходных процессов.

Проблемы учета этого влияния при радиационных испытаниях. Требования стандартов и потенциальные возможности экспериментального моделирования. Зарубежный подход к учету влияния длительности импульса ИИ на стойкость ПП и ИС.  

Тема 6. Специфика ИИ космического пространства. Вероятностный характер воздействия ИИ КП.

Одиночные события (ОС) как проявление радиационных эффектов в изделиях электронной техники (ИЭТ) в условиях воздействия ИИ КП. Классификация одиночных событий (SEU, SET, SEB, SEGR и т.д.). Физические причины их возникновения и особенности проявления в различных классах ИЭТ.

Тема 7. Влияние технологии изготовления изделий, вида, энергии и линейных потерь энергии ИИ на вероятность появления одиночных событий.

 Методы моделирования ОС в лабораторных условиях. Расчетно-экспериментальные методы оценок интенсивности возникновения ОС в ИЭТ и РЭА на борту космических аппаратов.

Тема 8. Уровень бессбойной работы (УБР) – один из основных показателей радиационной стойкости изделий электронной техники.

Методы определения УБР по результатам испытаний на МУ. Вероятностные оценки УБР по непрерывно изменяющимся параметрам (ток потребления) и пороговым сбоям (тиристорный эффект).

Тема 9. Зависимость УБР от формы импульса ИИ.

Методы приведения УБР, определенных при испытаниях на МУ, к типовой или заданной форме импульса ИИ. Проблема обеспечения сопоставимости результатов испытаний на различных МУ.

Раздел II. Методические основы радиационных испытаний. 

Тема 10. Методология подтверждения показателей радиационной стойкости ЭКБ.

Концепция моделирования радиационных эффектов. Моделирующие установки (МУ), имитирующие установки (ИУ). Технические средства радиационных испытаний ЭКБ.

Тема 11. Высокопроизводительные источники (ВИ) электронного и рентгеновского излучений типа «Аргумент», «АРСА», «МИРА» и др.

Технические характеристики МУ. Методы регистрации полей нагружения.  Расчет норм испытаний. Особенности совместного использования ИУ, ВИ и МУ для проведения радиационных испытаний ИС и ПП.  Примеры из практики испытаний. 

Тема 12. Типы имитирующих установок, используемые в практике радиационных испытаний ЭНПО «СПЭЛС» - импульсные лазерные имитаторы «Радон-5» и «Радон-8» и рентгеновские имитаторы «РЕИС-ИМ» и «РЕИМ-2».

Формирование эквивалентной поглощенной дозы в активных областях типовых ПП и ИС под действием лазерных излучений установок «Радон-5» и «Радон-8». Особенности проведения экспериментальных исследований на ИУ.

Тема 13. Отечественная и зарубежная (США) нормативно-методическая база по обеспечению и подтверждению радиационной и электромагнитной стойкости аппаратуры.

Основные нормативно-методические документы, регламентирующие порядок задания требований по радиационной и электромагнитной стойкости материалов, ЭРИ и аппаратуры, и методы их подтверждения. Краткая характеристика и порядок применения.

Тема 14. Этапы разработки РЭА и решаемые задачи по обеспечению стойкости.

Программа обеспечения стойкости (ПОСТ) - как организационная основа работ по обеспечению стойкости РЭА. Требования к ПОСТ и содержание основных разделов ПОСТ.

Тема 15. Авионика и радиационная обстановка в атмосфере.

Высокоэнергетичные частицы в атмосфере и SEE (SEU, SET, SEB, SEGR и т.д.), характерные для современной и перспективной элементной базы авионики. Проблемные вопросы разработки бортового электронного оборудования летательных аппаратов с учетом SEE (одиночных событий).

Тема 16. Специфика радиационной обстановки и методы оценки устойчивости элементной базы к воздействию атмосферной радиации.

Содержание стандартов серии IEC 62396 (2012) для разработчиков бортового электронного оборудования, устойчивого к атмосферной радиации (состав и характеристики ИИ, методы обеспечения и подтверждения устойчивости авионики к атмосферной радиации, в том числе высоковольтной аппаратуры и аппаратуры с использованием высокоинтегрированной элементной базы).

Тема 17. Обеспечение стойкости радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов с длительными сроками активного существования к воздействию заряженных частиц космического пространства.

Расчет локальных радиационных условий, применение конструктивных методов защиты, проведение расчетной и экспериментальной оценки стойкости составных частей аппаратуры.

Тема 18. Эффекты воздействия электромагнитных импульсов (ЭМИ) на аппаратуру, ПП и ИС.

Источники и параметры ЭМИ. Формирование сигнала наводки в узлах и модулях аппаратуры. Основные эффекты, вызванные воздействием одиночных импульсов напряжения (ОИН) на ПП и ИС. Моделирование воздействия ОИН. Методы и средства экспериментального определения показателей импульсной электрической прочности ПП и ИС. Основные экспериментальные результаты измерения показателей стойкости типовых ПП и ИС к воздействию ОИН. Методы обеспечения стойкости ПП и ИС в составе аппаратуры к воздействию ЭМИ.