Влияние поляризации электромагнитной волны на соотношение между волнами при воздействии на интегральные микросхемы Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Григорьев Евгений Владимирович, Малишевский Станислав Владимирович, Старостенко Владимир Викторович, Таран Евгений Павлович

Приводятся экспериментальные данные о влиянии ориентации интегральных микросхем относительно падающей электромагнитной волны на значения К^ и ослабления А. Получены зависимости поглощенной мощности для различных ориентаций интегральных микросхем. Установлено, что при воздействии импульсных электромагнитных полей на интегральные микросхемы в качестве меры воздействующего фактора необходимо использовать напряженность поля или мощность падающей электромагнитной волны.

The influence of polarization of an electromagnetic wave to a relation between waves at effect on integrated circuit

In paper the experimental data on influence of orientation of integrated circuits concerning an impinging electromagnetic wave on values Ksv and impairment A are given. The dependence of absorbed power for different orientations of integrated circuits are obtained. Set, that at effect of pulsing electromagnetic fields on integrated circuits as a measure of the acting factor it is necessary to use a field gradient or power of an impinging electromagnetic wave.

Текст научной работы на тему «Влияние поляризации электромагнитной волны на соотношение между волнами при воздействии на интегральные микросхемы»

ВЛИЯНИЕ ПОЛЯРИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ НА СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ ВОЛНАМИ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НА ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ

ГРИГОРЬЕВ Е.В., МАЛИШЕВСКИЙ С.В., СТАРОСТЕНКО В.В., ТАРАНЕ.П.

При воздействии электромагнитных полей (ЭМП) на радиоэлектронную аппаратуру (РЭА) основным является вопрос о влиянии ЭМП на работоспособность РЭА. Имеется достаточно большое количество публикаций по воздействию ЭМП на РЭА [1,2]. Результаты воздействия сводятся к сбоям в работе РЭА или к выходу ее из строя. Сбои или выход из строя при воздействии ЭМП, в первую очередь, обусловлены процессами в элементной базе. Поэтому представляют интерес исследования воздействия ЭМП на элементную базу РЭА.

Вопросу воздействия ЭМП на элементную базу также посвящено большое количество работ [3,4]. В частности, в монографии [3] обобщены результаты исследований по воздействию ЭМП на полупроводниковые приборы (ППП) и интегральные микросхемы (ИМС). Воздействия ЭМП на ППП и ИМС сводились, в основном, к подаче импульса на шину питания или к подаче видеоимпульса на вход ППП или ИМС [3,4]. При такой имитации воздействия ЭМП на ППП или ИМС из схемы “ЭМП — взаимная ориентация ЭМП и элемента РЭА (поляризационный фактор) — приложенное напряжение (наведенные токи) — разрядная цепь—деградаци-онные процессы” рассматриваются только три последних составляющих процесса. В этой связи представляет интерес проведение исследований по непосредственному воздействию ЭМП на элементную базу РЭА с учетом поляризационного фактора.

Выбор объекта исследований и меры воздействующего электромагнитного поля

Из всей совокупности элементов, используемых в РЭА, наименее стойкими к воздействию ЭМП являются микросхемы. Поэтому целесообразно ограничиться рассмотрением воздействия ЭМП только на ИМС. Воздействие мощных ЭМП на РЭА может осуществляться преднамеренно или непреднамеренно, как правило, импульсными передающими устройствами или разрядными процессами в высоковольтных установках. В дальнейшем будем считать, что воздействие на ИМС осуществляется импульсными электромагнитными полями (ИЭМП).

При внешнем воздействии на объект необходимо выделять основную характеристику (меру) воздействующего фактора и характеристику (меру) воздействия. При воздействии ИЭМП на ИМС падающая волна делится на отраженную, поглощенную и прошедшую, а в качестве меры воздействия могут быть взяты мощность или напряженность поля падающей волны или мощность поглощенной волны. Найти соотношения между волнами в свободном пространстве для такой сложной структуры, какой является ИМС, чрезвычайно сложно. С другой стороны, это достаточно просто сделать в волноводном тракте. В этом случае необходимо, чтобы наибольший геометрический размер ИМС был значительно меньше геометрических размеров поперечного сечения волновода. Исходя из этого, в качестве объекта исследования использовались ИМС 155, 174, 555 и 561 серий, биполярной и КМОП технологий, с чипами от 1х1 до 2,5х2,5 мм, количеством элементов на чипе 103104, с 14 или 16 выводами, в пластмассовом корпусе. По функциональному назначению микросхемы представляли собой логические элементы, триггеры, счетчики и т.д.

Воздействие ЭМП на ИМС осуществлялось в волноводном тракте с поперечным сечением 34х72 мм на длине волны Х«10 см. Установка включала в себя генератор мощных ИЭМП, волноводный тракт с измерительной секцией, в которую помещались ИМС, согласованную нагрузку (калориметрическая секция ваттметра).

Основные результаты по воздействию ИЭМП на ИМС представлены в [5]. Однако там [5] не обоснован выбор напряженности поля падающей волны в качестве основного параметра воздействующего фактора. В данной работе приводятся результаты исследований зависимостей коэффициента стоячей волны (Ксв) и переходного ослабления (А) от частоты для указанного класса микросхем при их различных ориентациях. Сопоставление данных результатов с результатами по воздействию мощных ИЭМП позволяет обосновать выбор меры воздействующего ЭМП.

В общей постановке для определения амплитудных и фазовых соотношений между падающей, отраженной, поглощенной и прошедшей волнами необходимо решить дифракционную задачу. При ого-

воренных предположениях (Х>>1, где X — наибольший геометрический размер ИМС) дифракционная задача решалась экспериментально в длинноволновом приближении, а с учетом волноводной специфики — в приближении основной волны.

Измерения Ксв и А производились на панорамном измерителе Р2-56. Коэффициент стоячей волны Ксв и ослабление А связаны с волнами следующими соотношениями:

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎