Модул за напајање{0}}очвршћен због зрачења је специјализовани електронски уређај за напајање пројектован да поуздано ради у тешким окружењима испуњеним јонизујућим зрачењем. За разлику од конвенционалних извора напајања, он усваја специјалне технологије у сваком аспекту од материјала за чип и дизајна кола до процеса паковања, обезбеђујући континуирано, стабилно и поуздано напајање за критична оптерећења у сценаријима као што су свемир и периферије нуклеарног реактора.
Принципи радијационих{0}}очвршћених енергетских модула
Основни циљ дизајна{0}}очвршћеног радијацијом је да се одупре три главна типа оштећења полупроводничких уређаја-индукованих зрачењем: ефекат укупне јонизујуће дозе (ТИД), ефекат појединачног-ефекта (СЕЕ) и оштећење померањем (ДД).
1. Опасности од зрачења за електронске уређаје
(1) Ефекат укупне јонизујуће дозе (ТИД).
принцип:Продужено излагање јонизујућем зрачењу генерише и акумулира замке наелектрисања у оксидним слојевима полупроводничких материјала (нпр. оксидни слој гејта МОСФЕТ-а). Ова заробљена наелектрисања изазивају деградацију перформанси уређаја, као што је одступање прага напона, повећана струја цурења и смањена транскондуктивност.
Утицај на напајање:Доводи до већег{0}}отпорности и спорије брзине пребацивања енергетских МОСФЕТ-ова, грешака у референтном напону и логичким стањима контролних чипова, и на крају до пада ефикасности енергетских модула или чак до потпуног квара.
(2) Ефекат једног-догађаја (СЕЕ)
принцип:Честице{0}}високе енергије (нпр. протони, тешки јони) продиру у чип и стварају густо наелектрисање дуж свог пута за изузетно кратко време, изазивајући озбиљне сметње у стањима кола.
Поремећај једног-догађаја (СЕУ):Изазива преокрет логичког стања (0 на 1 или 1 на 0) у меморији или резама, што доводи до грешака у подацима.
Једно-прелазни догађај (СЕТ):Генерише тренутни струјни импулс или пропуст напона у комбинационој логици или аналогним колима.
Задржавање једног-догађаја (СЕЛ):Покреће проводљивост паразитских тиристора у ЦМОС структурама, формирајући јак-кратки спој који може да изгори уређај.
Изгарање једног-догађаја (СЕБ):Директно изазива квар ПН споја енергетских уређаја (нпр. МОСФЕТ) и термичка оштећења.
Утицај на напајање:Може довести до хаотичне контролне логике, изненадних пролазних промена излазног напона, грешака у ПВМ сигналима, па чак и трајног оштећења хардвера.
(3) Оштећење померањем (ДД)
принцип:Високе{0}}честице се сударају са атомима полупроводничке решетке, померајући их са првобитних положаја и формирајући трајне дефекте решетке. Ови дефекти делују као рекомбинациони центри, смањујући животни век мањинских носача.
Утицај на напајање:Утицај је посебно значајан на оптоелектронске уређаје (нпр. соларне ћелије, оптокаплери) и биполарне транзисторе, што доводи до пада њиховог струјног појачања и ефикасности.
2. Радијацијом{1}}очвршћене технологије дизајна
Да би решили горенаведене изазове, енергетски-модули ојачани зрачењем усвајају низ специјалних технологија:
(1) Чип-Ниво очвршћавања
Технологија процеса:Специјални производни процеси полупроводника као што је технологија силицијум-на-изолатору (СОИ) се користе за ефикасно изоловање паразитских транзистора и суштинско сузбијање Сингле-Латцхуп-а (СЕЛ).
Дизајн кола са{0}}очвршћеним зрачењем:На нивоу дизајна кола, редундантна логика (нпр. трострука модуларна редундантност), кола за откривање и исправљање грешака (ЕДАЦ) и маргине конзервативног дизајна су усвојене да би се побољшала толеранција на ефекте појединачног-ефекта (СЕЕ).
Усвајање уређаја{0}}очвршћених радијацијом:Основне компоненте (нпр. контролери, МОСФЕТ-ови, диоде) су све ригорозно заштићене или су инхерентно уређаји „свемирског-класа“ специјално дизајнирани за апликације које су заштићене од зрачења.
(2) Учвршћивање на нивоу кола и система{1}}
Избор топологије:Одабране су робусније и једноставније тополошке структуре, са довољним маргинама напона и струје резервисаним у дизајну.
Учвршћивање повратне и контролне петље:Кључна аналогна кола као што су референце напона и појачала грешке су посебно дизајнирана да буду неосетљива на померање параметара. Контролна кола и функције заштите од пре-напона/прекорачивања{2}}струјне струје су додате да би се омогућио аутоматски опоравак након појаве ефекта појединачног-ефекта (СЕЕ).
Дизајн редунданце:У изузетно критичним системима, два или више потпуно независних модула напајања могу се директно користити за рад у главном/приправности или тренутном режиму -дељења како би се постигла редундантност на нивоу система{1}}.
(3) Паковање и очвршћавање распореда
Заштита:Материјали{0}}високе густине (нпр. волфрам, легура титанијума) се користе као кућиште за заштиту од зрачења у одређеној мери.
Материјали за паковање:Керамичка амбалажа{0}}отпорна на зрачење се користи за замену конвенционалне пластичне амбалаже како би се спречило смањење перформанси или стварање гаса амбалажних материјала под зрачењем. На пример, ЗИТН Мицроелецтроницс серија ЈЛХ28 радијационим{3}}каљеним напајањем користи технологију хибридног интегрисаног кола са дебелим филмом- ради побољшања поузданости у екстремним окружењима.
Оптимизација изгледа:У распореду ПЦБ-а, разматрају се паразитски ефекти који могу бити узроковани зрачењем и предузимају се мере за смањење сметњи на осетљивим чворовима.
Примене радијационих{0}}очвршћених енергетских модула
Примене енергетски-модула за напајање које су ојачане зрачењем су углавном концентрисане у свим пољима са-јонизујућим зрачењем високог интензитета.
1. Ваздухопловство и сателитско поље (примарна примена)
Ово је највеће и најчешће тржиште за напајање{0}}очвршћено од зрачења.
Вештачки сателити:Напајајте сву електронску опрему на сателитима као што су комуникациони терети, рачунари, звездасти трагачи, потисници и научни инструменти. Сателити имају животни век у-орбити од неколико до деценија, током којих су непрекидно изложени Ван Аленовим радијационим појасевима, сунчевим бакљи и космичким зрацима.
Сонде дубоког свемира:Као што су Марсови ровери и Плутонове сонде. Након изласка из заштите Земљиног магнетног поља, суочиће се са јачим космичким зрачењем, постављајући изузетно високе захтеве за поузданост напајања.
свемирски брод са људском посадом:Као што су свемирске станице и свемирски бродови са људском посадом. Да би се осигурала животна сигурност астронаута и успех мисија, њихови системи напајања морају бити апсолутно поуздани.
2. Нуклеарна технологија и област нуклеарне индустрије
Нуклеарне електране:Користи се за надзор инструмената, робота и контролних система унутар или око нуклеарних реактора. У хитном одговору на нуклеарне несреће, опрема-ојачана радијацијом је кључна за обављање задатака у областима са високим{2}}радијацијом.
Третман нуклеарног отпада:Роботи или аутоматизована опрема за третман нуклеарног отпада захтевају -напајање ојачано зрачењем.
Акцелератори честица:Електронска опрема унутар и око акцелераторских тунела треба да се одупре секундарном зрачењу које се ствара током рада.
3. Поље велике-висине
Балони-високе/високе-високе дуге{2}}беспилотне летелице:На стратосферским висинама, интензитет космичких зрака је много већи од оног на земљи, а нека кључна опрема за мисију може захтевати изворе напајања{0}}очвршћене радијацијом.
Закључак
Укратко, енергетски{0}}модули ојачани зрачењем су „срце“ и „извор енергије“ савремених области високе{1}}сти, посебно истраживања свемира и коришћења нуклеарне енергије. Кроз низ сложених и софистицираних дизајна, они обезбеђују да критични електронски системи и даље могу да добију континуирано и стабилно напајање у окружењима са екстремним зрачењем и представљају једну од основних технологија које подржавају развој ових најсавременијих-технологија.
За више информација, контактирајте нас наmarketing@qdzitn.com!