Компьютерное моделирование радиационного заряжения слабопроводящих диэлектриков

Абрамешин А.Е., Азаров М.Д., Пожидаева А.Е.

Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

AAbrameshin@hse.ru, mdazarov@edu.hse.ru, aepozhidaeva@edu.hse.ru

Компьютерное моделирование

радиационного заряжения слабопроводящих диэлектриков

Проведено компьютерное моделирование радиационного заряжения диэлектриков с удельной объемной проводимостью 10-9–10-14 Ом-1∙м-1. Показано, что чем выше проводимость, тем лучше обеспечивается сток заряда, вносимого в диэлектрик при электронном облучении, и уменьшается вероятность возникновения электростатических разрядов. Результаты моделирования находятся в хорошем согласии с экспериментальными данными, полученными для ряда специально изготовленных образцов композитного модельного диэлектрика с задаваемыми значениями удельной объемной проводимости.

Существующая проблема воздействия электростатических разрядов на электронные устройства связана с возникновением, накоплением и длительным сохранением электрических зарядов в материалах, применяемых присоздании этих средств [6, 9]. Последствием такого воздействия являются сбои, отказы и выход из строя электронных средств. Поэтому необходима разработка комплекса всесторонних мер по защите аппаратуры от этого воздействия начиная от применения антистатических материалов и покрытий и заканчивая применением защитной одежды и ионизаторов. При этом значительное внимание уделяется вопросам моделирования условий испытаний на воздействие электростатического разряда. Источниками электризации могут быть как перенос электростатических зарядов со стороны оборудования и персонала для наземной аппаратуры, так и потоки высокоэнергетических заряженных частиц космической плазмы в случае бортовой аппаратуры космических аппаратов.

Защита от поражающих факторов электризации космических аппаратов (КА) проводится, как правило, по двум направлениям [4]: исключение электростатических разрядов (ЭСР) в кабельной изоляции [8] и применение различных схемотехнических решений, ослабляющих воздействие импульсов от ЭСР на электронные схемы [1]. Но существует еще один важный поражающий фактор электризации, суть которого состоит в том, чтоэлектростатические разряды попадают в печатные платы, содержащиеся в блоках электроники [5]. Эти разряды создают мощные электрические импульсы, которые поступают на выводы компонентов электронных схем (ИМС, транзисторов, диодов и др.). Этот поражающий фактор обычно рассматривают как фактор внутренней электризации КА. Более ранние конструкции КА, в которых бортовая радиоэлектронная аппаратура (БРЭА) функционировала в газовой среде внутри гермоконтейнера, были почти на 100% защищены от этого поражающего фактора. Но отказ от гермоконтейнеров автоматически привел к его проявлению, причем частота возникновения сбоев и отказов бортовой радиоэлектроники будет возрастать по мере разработки новых поколений КА.