УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НА НЕЁ ИМПУЛЬСНОГО ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
DEVICE FOR PROTECTION OF ELECTRONICS EXPOSED TO PULSED IONISING RADIATION

Изобретение относится к области радиотехники и может применяться для защиты радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), содержащей КМОП-микросхемы и подвергающейся воздействию факторов импульсного ионизирующего излучения (ИИИ).
Известно устройство для защиты интегральных микросхем от воздействия радиации, представленное в патенте [1] (прототип). Известное устройство содержит детектор излучения, усилитель сигналов детектора, блок выдачи команд управления питанием, блок включения опережающей защиты, вторичный источник питания, силовой импульсный транзистор, первый и второй резисторы. Недостатком данного устройства является наличие в схеме опережающей защиты задающего генератора, что уменьшает скорость срабатывания устройства. Также недостатком является необходимость эффективного экранирования элементов устройства.
Целью настоящего изобретения является защита РЭА, содержащей КМОП-микросхемы, от катастрофических отказов, вызванных тиристорным эффектом (ТЭ), при воздействии на аппаратуру ИИИ.
Это достигается тем, что в момент воздействия на РЭА ИИИ устройство защиты (УЗ) выдает импульс на отключение питания РЭА. Отключение питания РЭА позволяет предотвратить развитие тиристорного эффекта в аппаратуре РЭА.
Техническим результатом изобретения является увеличение скорости срабатывания УЗ и упрощение схемы защиты.
Технический результат достигается тем, что УЗ содержит буферный каскад - эмиттерный повторитель и формирователь импульсов - одновибратор, а в качестве детектора ИИИ используется коллекторный р-n переход большой площади мощного n-p-n транзистора, например 2Т866А, при закороченных эмиттере с базой (фиг. 1).
Все элементы УЗ выбираются с уровнем стойкости по всем видам воздействия, существенно превышающим уровень стойкости защищаемой РЭА.
Импульс на отключение питания РЭА выдается УЗ при превышении потенциально критического уровня воздействия ИИИ на РЭА регистрируемого детектором ИИИ.
На фиг. 2 изображена структурная схема УЗ, которая включает в себя детектор ИИИ (1), буферный каскад - эмиттерный повторитель (2) и формирователь импульса - одновибратор (3).
УЗ работает следующим образом.
Амплитуда первичного фототока, протекающего через р-n-переход транзистора - при воздействии на него ИИИ, описывается следующим выражением [2]:
γ
t
n
p
γ
эфф
I=G·P·S·(W+L+L)=G·P·V,
3
где G - объемная скорость генерации тока (для [Si] равна 6,4 мкА·рад/(см·с));
γ
Р - мощность дозы, идущей на ионизации, рад/с;
S - площадь р-n-перехода;
t
W - толщина объединенной области p-n-перехода, см;
n
p
L, L - диффузионная длина неосновных носителей в n- и р-областях соответственно, см;
эфф
3
V - эффективный объем сбора носителей, см.
На включенном последовательно с p-n-переходом входном резисторе эмиттерного повторителя при прохождении тока, образуется импульс напряжения.
С эмиттерного повторителя импульс подается на формирователь импульса. Форма и длительность импульса, подаваемого на вход одновибратора, повторяет форму и длительность импульса воздействующего ИИИ. Одновибратор преобразует входной импульс в импульс прямоугольной формы с длительностью определяемой RC-цепочкой. Формируемый одновибратором выходной импульс подается на ключевую схему питания РЭА. Передний фронт этого импульса обеспечивает отключение РЭА, а задний - его включение.
Описываемое устройство позволяет отключить РЭА при возникновении воздействия ИИИ и тем самым предотвратить возникновение катастрофических отказов РЭА вызываемых воздействием ИИИ.
Литература
1. Патент RU №2322757 С1, МПК Н03К 17/08, заявка №2006135561 от 10.10.2006.
2. F. Larin, Radiation effects in semiconductor devices, New York: John Wiley and Sons, Inc., 1968.