Холла. У органических - механические свойства, электрическая прочность, е, tg S.

Неорганические материалы устойчивы к ИИ: е, /изсл. tg S у них изменяются незначительно; у стекол изменяются оптические свойства и цвет.

Влияние ИИ на резисторы [9]

Воздействие ИИ вызывает обратимые или необратимые изменения сопротивления, увеличение уровня шумов, ухудшение влагостойкости резисторов. Основные причины: деградация электрофизических характеристик резистивного и электроизоляционных материалов (резкое увеличение проводимости из-за ионизационных эффектов в материалах, воздухе или другой среде, окружающей резистор); у-излучение вызывает в основном обратимые изменения. После окончания облучения исходное значение сопротивления восстанавливается менее чем через 2 мс. Нейтронное излучение может стать причиной ухудшения влагостойкости резисторови обратимых либо необратимых изменений их сопротивления. Последствия зависят от кинетической энергии частиц, ПДИ, типа резистора. Необратимые радиационные дефекты резисторов связаны с нарушением структуры материалов основания, защитных покрытий, опрессовки, резистивного слоя.

Наиболее устойчивы к воздействию ИИ керамические и проволочные резисторы, В конструкции этих резисторов используются лишь ра-диационно-стойкие материалы: металл, керамика, стекло. Так, облучение проволочных резисторов тепловыми нейтронами ПИЧ около 10 пейтр./см приводит к необратимому увеличению сопротивления (менее чем на 2% от исходной величины). При облучении их быстрыми нейтронами до ПИЧ 10 нейтр/см изменений в характеристиках не наблюдалось.

Менее устойчивы к ИИ металлопле-ночные и пленочные углеродистые резисторы. При их облучении одновременно быстрыми, тепловыми, над-тепловьши нейтронами (соответственно величины ПИЧ: 10, 10* нейтр./см*) и излучением (ПДИ

ратимый радиационный дефект - радиационный дефект, длительно сохраняющийся в веществе после прекращения облучения. Радиационный разогрев - радиационный дефект, проявляющийся в повышении температуры материала в результате поглощения энергии ИИ.

Нейтронное излучение в основном является причиной радиационных дефектов, обусловленных физико-химическими преобразованиями в материалах (например, сшивание и деструкция при облучении полимеров, окисление). Возможны радиационный разогрев, выделение кислот и активных газов (хлор, фтор, водород)

При 7-излучении преобладают ионизационные эффекты. Скорость образования избыточных носителей заряда пропорциональна ПДИ. Увеличение концентрации избыточных носителей - основная причина увеличения проводимости диэлектрических и полупроводниковых материалов

Влияние ИИ на материалы [9]

Металлы наиболее устойчивы к воз-. действию ИИ: им свойственна высокая концентрация свободных носителей заряда, а характеристики их слабо зависят от дефектов кристаллической решетки. Последствия нейтронного облучения начинают сказываться при ПИЧ порядка 10 нейтр./см; у-излучение на свойства металлов практически не влияет. У большинства металлов при воздействии ИИ предел текучести возрастает в 2 ... 3 раза, ударная вязкость снижается, р повышается на 10 ... 30%. Наименьшей радиационной стойкостью обладают электротехнические стали и магнитные материалы, у которых изменяется [л. Ре при ПИЧ порядка 10* нейтр./см.

Некоторые металлы, например, бор, марганец, кобальт, кадмий, цинк, молибден и др. после облучения тепловыми нейтронами становятся источниками вторичного ИИ.

Наименее устойчивы к воздействию ИИ полупроводниковые и органические материалы. У полупроводниковых материалов при облучении изменяются время жизни и подвижность носителей заряда, коэффициент

10 рад) отмечено постепенное увеличение сопротивления до 3,5%. При этом необратимые изменения составляют менее 2%, Устойчивость к влаге, уровень шумов и ТКС резисторов после облучения не меняются.

Бороуглеродистые резисторы ненадежны при облучении тепловыми ней-. тронами: ПИЧ около 10 нейтр. см вызывает существенное (на 20%) повышение сопротивления и снижение влагостойкости резисторов в -2 раза. Основная причина в нарушении структуры проводящей пленки.

Композиционные резисторы в равной мере нестойки к корпускулярному и фотонному излучениям. Длительное воздействие нейтронов ПИЧ Ю** нейтр./см или у-излучеиия ПДИ 10 рад приводит к снижению влаго-.стойкости, возрастанию уровня собственных шумов в 2 раза, изменению номинального омического сопротивления /-jioja до 10%. Причиной перечисленных необратимых радиационных дефектов является нарушение структуры органических материалов, использованных в качестве связующих, в проводящей композиции.

Тонкопленочные интегральные резисторы способны выдерживать потоки быстрых нейтронов ПИЧ более 10 нейтр ./см без существенных изменений величины сопротивления и параметров надежности. Наибольшей стойкостью к ИИ обладают танталовые, никелевые, ни-хромовые тонкопленочные резисторы, покрытые пассивирующей защитной пленкой.

В радиационно-стойкой РЭА рекомендуется применять резисторы с ном < 10 кОм. Высокоомные резисторы защищаются заливкой либо опрессовкой эпоксидной смолой. Увеличение толщины защитного покрытия в 10 раз позволяет снизить нестабильность резистора в 6... 8 раз.

При уменьшении размеров резистора его устойчивость к ИИ повышается.

Влияние ИИ на конденсаторы [9]

Воздействие ИИ сказывается на параметры электрической прочности конденсаторов,г зол, tg 6, Сном- Причины этих изменений: преобразования в структуре диэлектрика, меха-

нические деформации ионизация диэлектрика и окружающей среды, выделение газов

Рентгеновское и у-излучение вызывают в основном обратимые радиационные дефекты. При облучении нейтронами возможны как обрати-мые.так и необратимые радиационные дефекты. Наибольшей стойкостью к ИИ обладают конденсаторы с неорганическим диэлектриком: керамические, стеклоэмалевые, слюдяные. Изменение их параметров при облучении нейтронами ПИЧ до 10 нейтр./см и воздействии у-излучения ПДИ до 10 рад не превышает долей или единиц процентов (исключение составляют низкочастотные сегието-керамические конденсаторы, измене- ние их емкости достигает 25%). Менее чем через 2 ч после окончания облучения параметры керамических, стеклоэмалевых и слюдяных конденсаторов восстанавливаются до исходных.

Конденсаторы с органическим диэлектриком (бумажные, полистироловые, лавсан-эвые, триацетатные, фтор пластовые) обладают пониженной устойчивостью к ИИ. При.облучении таких конденсаторов резко падает / изол. в 10 ... 20 раз увеличивается tg S, изменения Сцом составляют единицы или десятки процентов. Общая причина этих изменений - разложение полимерных материалов. Лишь через 200 ... 300 ч после облучения параметры таких конденсаторов восстанавливаются до допустимых пределов.

Электролитические конденсаторы при облучении ненадежны. Отмечены случаи разгерметизации из-за разложения электролита. Изменение емкости носит нерегулярный характер. Сведения о радиационной стойкости электролитических конденсаторов не достоверны.

Из интегральных тонкопленочных конденсаторов наиболее устойчивы к ИИ к-нденсаторы с диэлектриком на основе ТагО и AlaOg.

Влияние ИИ на полупроводниковые приборы [18, 23...26]

Воздействие ИИ служит причиной обратимых либо необратимых радиационных дефектов, являющихся

вызывает заметное изменение вольт-амперных характеристик: проводимость диодов в прямом направлении уменьшается, в обратном - увеличивается; полный отказ наблюдается при ПИЧ более 10 нейтр./см При воздействии фотонных ИИ (ПДИ 10- рад, мощность ПДИ 10 рад/с) возникают фототоки, возрастает обратный ток (на 10%), уменьшается емкость р- -перехода (на 10%). Через несколько дней после прекращения ИИ параметры диодов восстанавливаются по первоначальных.

Кремниевые диоды. Нейтронное ИИ при ПИЧ порядка 102 нейтр./см вызывает заметное изменение вольт-амперных характеристик При этом проводимость точечно-контактных диодов уменьшается в прямом и обратном направлениях У плоскостных диодов проводимость в прямом направлении также уменьшается В обратном направлении проводимость некоторых типов плоскостных кремниевых диодов с увеличением нейтронного- потока увеличивается, достигает максимума при некоторой величине потока, после чего уменьшается При G = 423 К воздействие

. ИИ на прямые характеристики сказывается меньше, нежели при нормальной температуре. Облучение нейтронами позволяет до 1000 раз уменьшить время переключения кремниевых диодов. Полный отказ диодов при нейтронном облучении на-

блюдается при ПИЧ порядка 10 ... ...10 нейтр./см; у-излучение вызывает обратимые изменения вольт-амперных характеристик.

Туннельные диоды При нейтрон- ном ИИ заметное изменение вольт-амперных характеристик диодов наблюдается лишь при ПИЧ порядка 10 нейтр./см*. Потенциальная устойчивость туннельных диодов к ИИ обусловлена низким р. полупроводникового материала, сравнительно высокой рабочей 6, слабой зависимостью характеристик диодов от ионизационных эффектов. . Интегральные диоды. Радиационная стойкость обеспечивается при использовании коллекторного или эмиттерного переходов радиационно-стойкого транзистора. Наибольшей устойчивостью к ИИ обладают высокочастотные диоды (с тонкой базой).

следствием ионизации и структурных нарушений в кристаллах

Ионизирующее действие радиации приводит к генерации в объеме полупроводника избыточных зарядов. Заряды, двигаясь под действием градиентов концентраций и электрических полей, создают фототоки Величина избыточных фототоков пропорциональна .эффективному (по сбору дополнительных носителей) объему прибора Последний (для биполярных структур) определяется шириной области объемного заряда, площадью р-п-переходов и диффузионной длиной пробега неосновных носителей по обе стороны переходов. Поэтому минимизация размеров полупроводниковых приборов повышает их устойчивость к ИИ.

Величина фототока зависит только от скорости поглощения энергии за счет электронных процессов и не зависит от типа и спектра ИИ После окончанкл ИИ фототок уменьшается до нуля в соответствии со временем жизни неосновных носителей заряда.

Структурные нарушения обусловлены взаимодействием ИИ с кристаллической решеткой полупроводника. Степень структурных нарушений зависит от вида и энергии частиц, ПДИ. Известно, что даже незначительные дефекты структуры кристаллической решетки вызывают существенное изменение параметров полупроводниковых материалов: подвижности, эффективной концентрации, времени жизни носителей заряда. Поэтому следствием структурных нарушений являются необратимые дефекты полупроводниковых приборов.

В зависимости от типа прибора, технологии его изготовления, условий работы, вида и энергии излучения, преобладает тот или иной механизм нарушений. Он и определяет радиационную стойкость прибора.

Полупроводниковые диоды

Основные радиационные эффекты в диодах; фототоки (на один-два порядка больше рабочих токов), изменение сопротивления полупроводника, времени жизни носителей заряда.

Германиевые диоды. Нейтронное ИИ при ПИЧ порядка 10*1 нейтр./см*