Инженерная модель ионизирующего излучения

На ЭКБ действуют два основных процесса:

1) Накопление элементом предельных доз радиации за время эксплуатации.

В процессе эксплуатации в космосе элемент накапливает радиацию. Накопление радиации приводит к деструктивным изменениям полупроводниковой структуры элементов.Если накопленная доза превышает предельную дозу, на которую рассчитан элемент, вероятность отказа элемента выходит за расчетные показатели (она высока). Предельная доза элемента выбирается исходя из миссии космического аппарата. Чем выше срок эксплуатации КА и чем дальше он будет находиться от Земли, тем выше должна быть предельная доза накопленной радиации элемента.

Изменения носят обратимый характер. При отключении электронной схемы в условиях повышенной температуре на продолжительное время происходит уменьшение накопленной дозы.

В результате через некоторое время по накопленной дозе элемент вернется из крайнего положения в другое, при котором он работоспособен.

2) Случайные одиночные события частиц космического излучения с высокой энергией, вызывающие мгновенные деструктивные изменения.

События могут быть необратимыми, когда компонент разрушается полностью или частично.

Или обратимыми, когда компонент не разрушается, но когда может произойти переключение логических элементов в инверсное состояние, которое можно перезаписать в исходное.

Категория микросхем

За рубежом микросхемы делятся на следующие категории:

MIL-STD-810G

Specific examples of Test Methods called out in MIL-STD-810G are listed below:

· Test Method 500.5 Low Pressure (Altitude)

· Test Method 501.5 High Temperature

· Test Method 502.5 Low Temperature

· Test Method 503.5 Temperature Shock

· Test Method 504.1 Contamination by Fluids

· Test Method 505.5 Solar Radiation (Sunshine)

· Test Method 506.5 Rain

· Test Method 507.5 Humidity

· Test Method 508.6 Fungus

· Test Method 509.5 Salt Fog

· Test Method 510.5 Sand and Dust

· Test Method 511.5 Explosive Atmosphere

· Test Method 512.5 Immersion

· Test Method 513.6 Acceleration

· Test Method 514.6 Vibration

· Test Method 515.6 Acoustic Noise

· Test Method 516.6 Shock

· Test Method 517.1 Pyroshock

· Test Method 518.1 Acidic Atmosphere

· Test Method 519.6 Gunfire Shock

· Test Method 520.3 Temperature, Humidity, Vibration, and Altitude

· Test Method 521.3 Icing/Freezing Rain

· Test Method 522.1 Ballistic Shock

· Test Method 523.3 Vibro-Acoustic/Temperature

· Test Method 524 Freeze / Thaw

· Test Method 525 Time Waveform Replication

· Test Method 526 Rail Impact.

· Test Method 527 Multi-Exciter

· Test Method 528 Mechanical Vibrations of Shipboard Equipment (Type I – Environmental and Type II – Internally Excited)

 

 

1) commercial

Микросхемы для домашних и офисных продуктов.

от 0 до 75 град. Цельсия

2) industrial

Industrial микросхемы в металлокерамическом корпусе, прошедшие доп. тестирования - это military микросхемы.

-40 - +125 град. Цельсия

3) military

Микросхемы имеют параметры радиационной устойчивости начального уровня -

100 кРад и несколько сот мегаэлектронвольт

4) space

-125 - +175 град. Цельсия. Имеют средние и высокие значения по радиационной стойкости.

 

· Commercial: 0 ° to 70 °C

· Industrial: -40 ° to 85 °C

· Military: -55 ° to 125 °C

Nevertheless, each manufacturer defines its own temperature grades so designers must pay close attention to actual datasheet specifications. For example, Altera uses five temperature grades for its products:^[1]

· Commercial: 0 °C to 85 °C

· Industrial: −40 °C to 100 °C

· Automotive: −40 °C to 125 °C

· Extended: −40 °C to 125 °C

· Military: −55 °C to 125 °C

 

Классификация ЭРИ ИП по надёжности

MIL-PRF-38534 – общие технические условия на ЭРИ ИП

 Класс K Наивысший класс надежности. Предназначен для использования в космосе Класс H (G) Стандартный военный уровень качества

Классы D, E, F, L Остальные менее надёжные микросхемы

 5962 - или M,D,P,L,R,F,G,H XXXXX ZZ D,E,F,G,H,K,L Y Y Символ - M D P L R F G H Уровень стойкости (не менее), кРад (Si) нет 3 10 30 50 100 300 500 1000

 

В России:

1) приемка 1

commercial + industrial

ОТК завода сам себя контролирует.

2) приемка 5

military

приемка осуществляется заказчиком, военным представителем

3) приемка 9

4) особостойкая ОС, атомная и космическая техника

5)

6) К настоящему времени категория качества «приемка 5» присваивается изделиям, технические и эксплуатационные характеристики которых предполагают их использование в наземной, морской и авиационной аппаратуре военного назначения и двойного применения. Степень соответствия заявленным характеристикам такой продукции определяется по специальному набору ужесточенных норм и подтверждается соответствующей нормативной и технической документацией.

7) В государственный классификатор стандартов РФ, помимо «приемки 5» входит еще целый ряд категорий качества, которым обязаны соответствовать изделия, предназначенные для использования в гражданской, военной и космической технике. Например: приемки с 1 по 3 – гражданская сфера, приемка 6 – водный транспорт и техника, приемка 7 и 8 – воздушные суда, приемка 9 - космическая и атомная техника. Самая распространенная из перечисленных - это «приемка 1» она же приемка «ОТК» (отдела технического контроля). Если изделия прошедшие ОТК, как правило, не используются в военной отрасли, то изделия с «приемкой 5», напротив, активно эксплуатируются в гражданской сфере.

8) Изделия с обычной гражданской приемкой (ОТК) существенным образом отличаются от продукции, стандартизированной по категории «приемка 5». Отдел технического контроля является подразделением предприятия, задачей которого является проверка установленных этим предприятием характеристик изделия и их подтверждение в паспорте продукции или заменяющем его документе. В свою очередь пятая приемка осуществляется в соответствии с требованиями к военной технике, изделиям двойного назначения, а так же специальной технике оборонно-промышленного комплекса, которые установлены на государственном уровне. Испытания на пятую приемку более длительные и проводятся в специализированных аттестованных лабораториях. Поэтому изделия с «приемкой 5» отличаются исключительной степенью надежности и высокими функциональными характеристиками в особо сложных режимах эксплуатации – отрицательная температура, вибрация, высокая влажность и др.

9) Само собой разумеется, что уровень требований к эксплуатационным свойствам изделий предъявляемых ОТК и «приемкой 5» несопоставим. Если к одним и тем же изделиям, например полупроводникам, ОТК предъявляет требования установленные предприятием, то «приемка 5» осуществляется по отдельному набору существенно ужесточенных норм, предусмотренных законодательством и предъявляемых «Заказчиком». Очевидно, что «приемка 5» означает повышенную надежность и функциональность продукции, по сравнению с изделиями категории качества ОТК.

10) 0-5 "наземка"
5 - военная,
6-"водоплавующие"
7-8 "пернатые"
9 (она же "ОС") - космическая и атомная техника

11) Сама по себе приемка 5/9 не означает, что микросхема радиационно-стойкая — стойкость к спец.факторам указывается в (не публичной) документации на микросхему.

12)