DOI: https://doi.org/10.20998/2522-9052.2019.2.19

Електромагнітна сумісність напівпровідникових приладів в умовах перехідного випромінювання

Volodymyr Knyazev, Aleksandr Serkov, Vitaliy Breslavets, Igor Yakovenko

Анотація


Предметом вивчення є аналіз процесів і фізична модель виникнення оборотних відмов напівпровідникових діодів (впливу наведених електромагнітним випромінюванням (ЕМВ) струмів на вольт-амперні характеристики приладів). Дана модель базується на механізмі перетворення енергії наведених зовнішнім ЕМІ струмів в енергію власних електромагнітних коливань твердотільних комплектуючих радіовиробів (ефекті перехідного випромінювання). Мета - обґрунтування постановки експериментальних досліджень на базі запропонованої фізичної моделі оборотних відмов (появи областей вольт-амперних характеристик напівпровідникових діодів з негативним опором). Визначено області параметрів зовнішнього електромагнітного випромінювання і напівпровідникових приладів при яких реалізується дана фізична модель. Проведено експериментальні дослідження впливу імпульсного електромагнітного випромінювання на вольт - амперні характеристики ділянок прямого струму діодів. Вони показали наявність ділянок з негативним диференціальним опором, що характеризують режим генерації власних коливань (збільшення прямого струму при падінні напруги). Завдання: експериментальні дослідження взаємодії наведених зовнішнім ЕМІ струмів з електростатичними коливаннями напівпровідникової структури, заснована на реалізації перетворення енергії рухомих зарядів (наведених струмів) в енергію електромагнітних коливань в умовах перехідного випромінювання, коли потік частинок рухається по нормалі до межі напівпровідникової структури. Використовувані методи: аналітичні методи рішення рівнянь Максвелла і рівнянь середовища в рамках гідродинамічного підходу. Отримані наступні результати: Проведено експериментальні дослідження функціонування напівпровідникових комплектуючих електрорадіовиробів в умовах впливу сильних імпульсних електромагнітних полів. Вивчено характер змін працездатності напівпровідникових комплектуючих елементної бази технічних засобів. Показано, що вплив імпульсного електромагнітного випромінювання супроводжується виникненням струмів в провідних елементах виробів. Визначено один з типів оборотних відмов напівпровідникової елементної бази електрорадіовиробів, заснований на взаємодії струмів, наведених зовнішнім випромінюванням, з власними полями структур, комплектуючих виріб. Подібні відмови реалізуються в умовах перехідного випромінювання (струм спрямований по нормалі до межі структури). Показано, що дана взаємодія проводить до енергетичних втрат наведених струмів на збудження власних коливань структури, тобто появі режиму генерації коливань, який характеризується зміною вольт - амперних характеристик радіовиробів. Результати порівняльного аналізу, отриманих в даній роботі експериментальних і розрахункових даних, дозволяють використовувати запропоновану фізичну модель оборотних відмов і отримані на її основі розрахункові співвідношення для визначення критеріїв виникнення і кількісних характеристик оборотних відмов напівпровідникових діодів в умовах впливу імпульсного електромагнітного випромінювання. (Появі S-подібних ділянок прямого струму). Висновки. Результати, отримані в роботі, можуть бути використані при оцінці електромагнітної сумісності активних радіоелектронних приладів (підсилювачів, генераторів і перетворювачів електромагнітних коливань міліметрового та субміліметрового діапазонів) в умовах впливу зовнішніх імпульсних електромагнітних полів. Проведений в роботі порівняльний аналіз кількісних оцінок оборотних відмов напівпровідникових приладів в залежності від просторової конфігурації впливає поля (наведений струм нормальний кордоні структури) дозволяє вирішувати задачі оптимізації ступеня спотворення робочих характеристик даних приладів.

Ключові слова


електромагнітне випромінювання; напівпровідникові структури; поверхневі коливання; заряджені частинки; декремент коливань

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Beletsky, N.N., Svetlichny, V.M., Halameida, D.D. and Yakovenko, V.M. (1991), Electromagnetic phenomena of the microwave range in inhomogeneous semiconductor structures, Naukova Dumka, Kyiv, 216 p.

Zi C. (1984), Physics of semiconductor devices, Mir, Moscow, 456 p.

Mikhailov, M.I., Razumov, L.D. and Sokolov, S.A. (1979), Electromagnetic effects on communication facilities, Radio and communication, Moscow, 225 p.

Steele, M. and Vyural, B. (1973), Wave interaction in a solid-state plasma, Atomizdat, Moscow, 312 p.

Myrova, L.O. and Chepizhenko, A.Z. (1988), Ensuring the durability of communication equipment to ionizing electromagnetic radiation, Radio and communication, Moscow, 235 p.

Kravchenko, V.I., Yakovenko, V.I., Yakovenko, I.V. and Losev, F.V. (2009), “Influence of third-party electromagnetic radiation on the waveguide characteristics of semiconductor components of electrical radio products”, Bulletin of NTU "KPI", No. 11, pp. 62–69.

Kravchenko, V.I., Yakovenko, I.V. and Losev, F.V. (2012), “Excitation of electromagnetic oscillations in 2-D electronic structures by currents induced by external radiation”, Bulletin of NTU "KPI", No. 21, pp. 154–161.

Kravchenko, V.I., Yakovenko, I.V. and Losev, F.V. (2012), “Generation of electromagnetic oscillations of a semiconductor structure under conditions of third-party electromagnetic effects”, Bulletin of NTU "KhPI", No. 21. pp. 161–169.

Kravchenko, V.I., Yakovenko, I.V. and Losev F.V. (2013), “The influence of the flow of charged particles. Induced by external electromagnetic radiation, on the waveguide characteristics of semiconductor components of electrical radio products”, Bulletin of NTU "KPI", No. 27, pp. 83–89.

Kravchenko, V.I., Yakovenko, I.V. and Losev, F.V. (2013), “Attenuation of surface oscillations of semiconductor structures of electrical radio products under the influence of external electromagnetic radiation”, Bulletin of NTU "KPI", No. 27, pp. 96–103.

Kravchenko, V.I., Yakovenko, I.V. and Losev, F.V. (2013), “Kinetic mechanisms of interaction of surface vibrations with conduction electrons of semiconductor structures under the influence of external electromagnetic radiation”, Bulletin of NTU "KPI", No. 27, pp. 103–111.




Copyright (c) 2019 Volodymyr Knyazev, Aleksandr Serkov, Vitaliy Breslavets, Igor Yakovenko