Современная электроника -№5, 2022

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ аб в г Рис. 3. Прогнозирование момента отказа насоса мися, с высокой скоростью поступают в мени, то есть правильным ответом на процесса и указывается, какая модель зоны основных загрязнений автомоби- группу является нулевое значение сле- выдаёт сигнал, что может послужить ля: колёса, пороги и арки автомобиля. дующей группы. На основе сформиро- определению причины критической Отпадающие куски снега и льда продав- ванных выборок происходит обучение работы процесса. ливаются колесами в лоток (рис. 1(3)), модели. В качестве алгоритма обуче- тают и вместе с грязной водой попада- ния был выбран Random Forest. Дан- В качестве параметров технологиче- ют по сбросному трубопроводу в очист- ный алгоритм основан на построении ского процесса будут выступать значе- ные сооружения. Центробежный насос множества решающих деревьев. Этот ния с датчиков, установленных на цен- является одним из основных составля- алгоритм машинного обучения являет- тробежном насосе. Предоставленная ющих в данном технологическом про- ся одним из наиболее часто использу- выгрузка показаний датчиков состав- цессе. В случае если насос выйдет из емых алгоритмов из-за его простоты и ляет более 200 000 значений. Данные с строя, процесс не сможет функциони- разнообразия (его можно использовать двух датчиков собраны в базе данных ровать. Центробежные насосы в любом как для задач классификации, так и для в процессе эксплуатации. На рис. 2 технологическом процессе занима- задач регрессии). Для решения задачи зафиксировано 7 случаев отказа насоса. ют основную роль, а также являются прогнозирования состояния процесса жизненно важными и дорогостоящи- лучше всего подходит регрессия дере- На этапе обучения рассматривае- ми системами, которые потребляют ва решений. мые данные с датчиков центробежно- большое количество энергии и требуют го насоса делятся на выборки с группа- больших затрат на ремонт или замену. К основным преимуществам исполь- ми, состоящими из 20 значений. После зования Random Forest для прогнози- обучения алгоритма получаем две обу- Система прогнозирования состоит рования состояния процесса относит- ченные модели для дальнейшего про- из трёх этапов: формирование моделей ся возможность выявления значимых гнозирования отказов агрегата. обучения, обучение нейронной сети, параметров, оказывающих определяю- прогнозирование нормальной работы. щее влияние на прогноз. В рассматриваемом технологическом процессе было определено отклонение Первоначально формируются моде- На третьем этапе на основе обучен- прогнозного сигнала от фактического, ли из групп параметров, собранных с ных моделей определяется возникно- которое составило 5%, что позволя- узлов процесса и состоящих из значе- вение критической работы процесса. ет спрогнозировать нерабочее состо- ний, соответствующих нормальному Модели прогнозируют следующий вре- яние центробежного насоса заранее. режиму работы. менной период, и полученное значение сравнивается с фактическим. Произ- В данном случае был определён порог На этапе обучения происходит фор- водится расчёт отклонения прогноз- в виде 95% и более случаев фиксации мирование обучающих выборок, коли- ного значения от фактического, при аномалий для последних 20 прогнозов. чество которых соответствует коли- этом задаётся порог для отклонения. честву моделей обучения. Выборки Если было зафиксировано определён- Для проверки работоспособности подразделяются на группы, состоя- ное количество отклонений, то проис- алгоритма были взяты группы дан- щие из n значений, и каждой группе ходит сигнал о возможном прекраще- ных из выгрузки, близких к значениям соответствует фактическое состояние нии выполняемости технологического отказа насоса, и поочередно по группам процесса в следующий момент вре- поданы в систему. Такой вариант позво- лил сымитировать работу системы в реальном времени, что также позво- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2022 WWW.SOEL.RU 49

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ лило быстро проверить правильность По результатам проведённых про- Литература работы и настройки системы под дан- верок аномальной работы агрегата ный процесс. определено, что 6 из 7 случаев сбоя 1. Alestra S., Brand C., Burnaev E., Erofeev P., были верно спрогнозированы. При- Papanov A., Bordry C., Silveira-Freixo C. Изначально было известно, что насос чём сигнал о сбое поступал заранее, что Rare event anticipation and degradation 7 раз выходил из строя. Это показано на в реальном случае даст время на оста- trending for aircraft predictive maintenance рис. 2. На рис. 3 (а…в) представлены гра- новку процесса и устранение причин // 11th World Congress on Computational фики, где рыжим цветом обозначена возможной дальнейшей аномальной Mechanics, WCCM 2014, 5th European прогнозируемая величина, синим цве- работы. Conference on Computational Mechanics, том фактическая, а красная вертикаль- ECCM 2014 and 6th European Conference ная линия обозначает момент, в котором Заключение on Computational Fluid Dynamics, ECFD был спрогнозирован отказ насоса и подан 2014 11, 2014. C. 6571–6582. сигнал об аномальной работе процесса. Предложенный алгоритм систе- мы прогнозирования, основанный на 2. Юнусова Л.Р., Магсумова А.Р. Классифи- На рис. 3 (а…в) видно, что после сиг- искусственном интеллекте, подойдёт кация искусственных нейронных сетей нала агрегат продолжал работу в ано- для любого технологического процесса // Высшая инженерная школа – Набе- мальном состоянии и после некоторого и нового оборудования. С его помощью режночелнинский институт – Казанский количества циклов получал сбой. можно спрогнозировать отказ опреде- федеральный университет. Набережные лённого узла до наступления критиче- Челны, 2019. URL: https://cyberleninka.ru/ На рис. 3г видно, что система не смог- ской работы процесса. Также система article/n/klassifikatsiya-iskusstvennyh- ла вовремя спрогнозировать аномаль- помогает повысить производитель- neyronnyh-setey-1/viewer. ную работу. По графику заметно, что ность технологических процессов, пре- значение датчика резко падает по срав- ждевременно выявить неисправность 3. Nielsen Michael. Neural Networks and нению с другими случаями аномальной и, как следствие, уменьшить затраты на Deep Learning [Электронный ресурс] работы. Возможно, данный случай был ремонт и обслуживание. // Michael Nielsen, 2019. URL: http:// вызван вследствие жёсткой перезагруз- neuralnetworksanddeeplearning.com/ ки системы. (дата обращения: 25.03.2021). НОВОСТИ МИРА ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЕ ВНОВЬ которые откроют в России лишь свои пред- ющем году они выпустят нового рекордсме- ЗАБУКСОВАЛО: НА РОССИЙСКИЙ ставительства, а саму продукцию будут по- на – HDD на 30 ТБ. ставлять из Китая. РЫНОК ХОТЯТ ДОПУСТИТЬ www.hardwaretimes.com КИТАЙСКИХ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ www.kommersant.ru БОЛВАНОК БАНКОВСКИХ КАРТ ПРЕДСТАВЛЕН ПЕРВЫЙ ЯПОНЦЫ ВЫПУСТИЛИ HDD В конце прошлой недели прошло совмест- ЕМКОСТЬЮ 26 ТБ, ПОЛНОСТЬЮ РОССИЙСКИЙ ное совещание представителей Банка Рос- А В 2023-М ГОДУ ОНИ сии, Министерства промышленности и тор- ЭЛЕКТРОПОЕЗД, СПОСОБНЫЙ говли, а также отечественных производи- ПРЕДСТАВЯТ ЖЁСТКИЕ ДИСКИ РАЗГОНЯТЬСЯ ДО 160 КМ/Ч телей банковских карт. Как выяснилось, импортозамещение вновь забуксовало и НА 30 ТБ – ПОМЕСТИТСЯ ВСЁ На Тверском вагоностроительном заво- в этой сфере. де (ТВЗ, входит в состав АО «Трансмаш- Портал HardwareTimes пишет, что компа- холдинг») завершилась работа приёмоч- Причём забуксовало так, что уже в самое ния Showa Denko из Страны восходящего ной комиссии по оценке работы по созда- ближайшее время в России могут начаться солнца выпустила жёсткие диски с рекорд- нию новейшего российского электропоезда глобальные перебои с банковскими карта- ной ёмкостью 26 ТБ. «Иволга 3.0». ми. Дело в том, что в нашей стране суще- ствует лишь один-единственный производи- Это 3,5-дюймовые HDD. Они состоят из Данная модель интересна в первую оче- тель чипов для них – компания «Микрон». 10 алюминиевых пластин с высокой плот- редь тем, что является первым электропоез- Однако, даже если к 2025 году компании ностью записи (более 1 ТБ/дюйм2) и ёмко- дом с конструкционной скоростью 160 км/ч, удастся удвоить производство, «Микрон» стью 2,6 ТБ каждая. Кроме того, использу- полностью спроектированным и изготовлен- всё ещё не сможет удовлетворить потреб- ются сразу две технологии записи: ePMR ным в России на отечественной компонент- ность отечественных банков. и SMR. ной базе. Хотя, конечно, сверхскокорост- ным его всё же не назовёшь. На данный момент нехватка компенси- ePMR – революционная гибридная тех- руется за счёт чипов из Китая и Кореи. Но нология. В процессе записи она поддержи- Например, те же бегающие по отече- импортировать чипы с каждым днём ста- вает и усиливает магнитное воздействие ственным железным дорогам «Сапсаны» новится всё труднее и дороже, и не толь- записывающей головки на пластину жёст- от недавно ушедшего из России немецко- ко из-за геополитической ситуации во- кого диска. Что касается SMR, то это тех- го холдинга Siemens рассчитаны на ско- круг Украины, но и из-за глобального де- нология черепичной магнитной записи – в рость до 300 км/ч. По итогам работы ко- фицита. HDD с её применением каждый последу- миссии был подписан акт, подтверждающий ющий трек при записи буквально накла- соответствие поезда техническому заданию, Так что поставки из Азии могут оборвать- дывается на прошлый. Стоимость HDD на благодаря чему уже в ближайшее время бу- ся в любой момент. Чтобы этого не прои- 26 ТБ, увы, не называется. Но дешёвыми дет запущено производство партии из 35 зошло, рассматривается допуск на россий- такие жёсткие диски точно не будут. К сло- одиннадцативагонных составов с «Иволга ский рынок китайских производителей карт, ву, останавливаться на достигнутом япон- 3.0» во главе. цы из Showa Denko не намерены. В следу- www.ichip.ru 50 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2022

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ НОВОСТИ МИРА ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЕ НЕ ние блокировать запрещённый в России симости. Теперь российский Минпром- СРАБОТАЛО: «РОСАТОМ» контент или, наоборот, нежелание раз- торг определит, кто будет иметь доступ блокировать официальные пропагандист- к неону, криптону, ксенону – ключевым ПОПЫТАЛАСЬ ПЕРЕЛОЖИТЬ ские СМИ. и критически важным газам для произ- ТЕХПОДДЕРЖКУ С АМЕРИКАНЦЕВ водства полупроводников, более 30% НА ОТЕЧЕСТВЕННОГО Нет, на этот раз речь идёт о решении которых на мировом рынке приходится самой американской компании Google, на нашу страну, сообщает источник в ИНТЕГРАТОРА, НО ТОТ которой, среди прочего, принадлежит и финансово-экономическом блоке пра- YouTube. На днях отечественные интер- вительства. ОТКАЗАЛСЯ нет-провайдеры начали получать уве- Компания Hewlett Packard Enterprise домления от Google об отключении части Эксперты считают, что для многих стран серверов. Причём это именно те серве- это решение будет весьма чувствительным. (HPE) отказала в техподдержке до- ры, что используются для ускорения за- В ответ Россия рассчитывает на конструк- чернему предприятию госкорпорации грузки контента, в том числе и роликов тивный и прагматичный подход иностран- АО «ГРИНАТОМ». с YouTube. Такой поступок американцев ных производителей к поставкам необхо- связан с тем, что некоторые отечествен- димой микроэлектронной продукции в на- Среди более чем тысячи иностранных ные интернет-провайдеры попали под за- шу страну. компаний, покинувших нашу страну из-за падные санкции. специальной военной операции в Украине, Правительство будет учитывать достиг- значится и один из ведущих мировых про- www.rbc.ru нутые договоренности при принятии реше- изводителей серверов, суперкомпьютеров, ний по экспортным поставкам этих газов. систем хранения данных и другого не менее РОССИЯ РЕШИЛА НАПОМНИТЬ важного корпоративного железа и софта www.ixbt.com для него – американская компания Hewlett НЕДРУЖЕСТВЕННЫМ СТРАНАМ Packard Enterprise (HPE). В РОССИИ РАЗРАБОТАЛИ НОВЫЙ ОБ ИХ ИМПОРТОЗАВИСИМОСТИ – ТИП НАВИГАЦИИ, ДЕЛАЮЩЕЙ На днях стало известно, что её уход довольно неприятно отразился на рос- ОГРАНИЧЕНИЕ ЭКСПОРТА ДРОН НЕУЯЗВИМЫМ ДЛЯ СИСТЕМ сийском государственном холдинге «Ро- ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ УДАРИТ ПО РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ БОРЬБЫ сатом», объединяющем более 400 пред- МИРОВОМУ ПРОИЗВОДСТВУ приятий атомной отрасли. Дело в том, МИКРОСХЕМ По сообщению ТАСС, специалистами что HPE отказала в технической под- группы компаний «Калашников» (входит в держке одному из дочерних предпри- Правительство РФ приняло постановле- госкорпорацию «Ростех») разработан новый ятий «Росатома» – компании «ГРИНА- ние, которое ограничивает до конца года тип навигации для дронов. Решение делает ТОМ». Получив отказ из-за океана, го- экспорт инертных газов, в том числе не- беспилотные летательные аппараты (БПЛА) скорпорация решила, что самое время она, аргона, гелия и других. Эти газы ак- практически неуязвимыми для систем ра- обратиться к импортозамещению и по- тивно используются для производства по- диоэлектронной борьбы (РЭБ). требовала нужную ей техническую под- лупроводниковой продукции, включая ми- держку от своего российского постав- кросхемы. Что касается микросхем, то они Разработка не зависит от спутниковой щика серверов. используются в смартфонах, бытовой тех- навигации и реализована в замкнутом кон- нике, автомобилях, навигационных систе- туре управления. Это позволяет беспилот- Вот только поставщик этот – интегратор мах и множестве самых разных отраслей. нику успешно противостоять средствам «СТК Развитие» – отказался брать на се- радиоэлектронной борьбы, перехватить бя данные обязательства, сообщив следу- Доля России на мировом рынке постав- управление таким дроном невозможно, ющее: «Мы не можем оказывать услуги по щиков неона составляет 30%. Экспорт газа процитировало издание свой источник в таким сертификатам ни с юридической, ни с теперь будет доступен только по решению «Ростехе». фактической точек зрения. У нас нет штат- правительства. С начала пандемии коро- ных инженеров с необходимым статусом, у навируса в мире начался глобальный де- В госкорпорации также отметили на по- нас нет обновлений ПО, у нас нет прав на фицит полупроводников – после того как рядок бо′ льшую точность новой навигацион- вмешательство в оборудование при возник- Украина приостановила поставки неона с ной системы в сравнении с инерциальной. новении сервисного случая». двух своих заводов. Разработчики убеждены, что их решение сведёт потери беспилотников к единичным www.ichip.ru Россия решила напомнить недруже- случаям. ственным странам об их импортозави- В РОССИИ МОЖЕТ ЗАМЕДЛИТЬСЯ https://iot.ru РАБОТА YOUTUBE И ДРУГИХ ПОПУЛЯРНЫХ АМЕРИКАНСКИХ СЕРВИСОВ В самое ближайшее время россияне могут столкнуться с замедлением рабо- ты горячо любимого всеми видеохостинга YouTube и других популярных американ- ских сервисов. И речь тут не идёт о при- нудительном снижении скорости загруз- ки, которым отечественные власти уже неоднократно угрожали иностранным ин- тернет-компаниям в ответ на их нежела- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2022 WWW.SOEL.RU 51

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ Высокоизбирательные перестраиваемые фильтры Андрей Яковлев, Александр Тюменцев τ – время жизни заряда, I0 – прямой ток смещения. В работе рассмотрены вопросы реализации высокоизбирательных В свою очередь, сопротивление перестраиваемых полосовых фильтров, предназначенных потерь апот в полосе пропускания поло- для использования в качестве преселекторов/постселекторов сового фильтра, как следует из выра- в приёмопередающей аппаратуре. жения (3) [4], зависит от относитель- ной ширины полосы пропускания и Одной из тенденций приёмопере- рые могут быть использованы в каче- добротности используемых элементов. дающей аппаратуры связи является стве преселекторов/постселекторов в дальнейшее улучшение её основных перспективной приёмопередающей , дБ, (3) параметров, прежде всего, таких как аппаратуре. чувствительность, помехозащищён- где f0 – центральная частота фильтра, ность, динамический диапазон и т.д. Как показывают расчёты, проведён- Δ – ширина полосы пропускания Многие из этих параметров определя- ные на основе известных методов [1], ются используемыми во входных цепях для реализации затухания порядка фильтра, радиоприёмных устройств и в выход- 50…60 дБ при отстройке от частоты gi – параметры прототипа, ных каскадах возбудителей характе- настройки на 10% необходим фильтр Qi – добротность i-го элемента. ристиками частотно-избирательных 4-го порядка. Один из вариантов Поэтому при проектировании высо- устройств, в качестве которых широ- полосового перестраиваемого филь- кое применение находят полосовые тра, который нашёл наиболее широ- коизбирательных перестраиваемых перестраиваемые фильтры. кое практическое применение и обе- полосовых фильтров, обладающих спечивает заданную избирательность, малыми потерями в полосе пропуска- Как правило, такие фильтры реали- приведён на рис. 1. Процедура синте- ния, необходимо учитывать потери зуются на основе схем второго поряд- за такого фильтра и соотношения для как в катушках индуктивности, так и в ка, представляющих собой два связан- определения значений его элементов конденсаторах, стремясь минимизиро- ных контура. Однако избирательность приведены в [1…3]. вать их. Уменьшение потерь в катушках подобных фильтров в ряде случаев ока- индуктивности может быть достигнуто зывается недостаточной для их исполь- Перестройка фильтра по частоте при проектировании фильтра за счёт зования в перспективных радиосред- осуществляется с помощью дискрет- выбора коэффициентов преобразова- ствах. Повышение избирательности за ных конденсаторов переменной ёмко- ния инверторов полной проводимости счёт увеличения порядка фильтра, или, сти (ДКПЕ), представляющих собой [1…3] такими, чтобы расчётные значе- иными словами, числа резонансных набор коммутируемых конденсаторов ния катушек индуктивности являлись контуров, ведёт к росту потерь в поло- (рис. 2). Для обеспечения малого време- наиболее оптимальными в части обе- се пропускания фильтров и, как след- ни перестройки в качестве элементов спечения максимальной добротности в ствие, уменьшению чувствительности. коммутации наиболее часто использу- диапазоне перестройки частот фильтра Поэтому проектирование перестраи- ют pin-диоды. Сопротивление перехо- при заданных габаритных размерах. ваемых фильтров, обладающих высо- да pin-диода (r) в открытом состоянии ким затуханием в полосе задерживания зависит от параметров диода и проте- Задаваясь добротностью катушек (не менее 50…60 дБ при отстройке от кающего постоянного тока (1) и опре- индуктивности и потерями в полосе частоты настройки на 10%) и малыми деляет в соответствии с (2) добротность пропускания, на основании выраже- потерями, требует решения ряда взаи- ДКПЕ. ния (3) можно определить минималь- моисключающих вопросов и является но необходимую добротность ДКПЕ. достаточно сложной технической зада- , (1) Далее, исходя из параметров выбранно- чей. го pin-диода, заданного тока и исполь- . (2) зуя формулы (1) и (2), необходимо В настоящей работе рассматривают- определить максимальное значение ся возможности создания высокоизби- Здесь W – ширина нелегированной коммутируемой ёмкости ДКПЕ и коли- рательных полосовых фильтров с низ- i-области диода, чество его разрядов, исходя из следую- кими потерями в полосе пропускания щих соотношений: и малым временем перестройки, кото- μp и μn – концентрация электронов и дырок в сильнолегированных областях, Рис. 1. Схема перестраиваемого полосового фильтра Рис. 2. Схема дискретного конденсатора переменной ёмкости 52 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2022

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ , ДКПЕ должна составлять 300…500. Исхо- Рис. 2. Схема дискретного конденсатора дя из вышесказанного, были рассчитаны переменной ёмкости , (4) и изготовлены перестраиваемые поло- совые фильтры на диапазон частот от 1,5 3. Алексеев Л.В., Знаменский А.Е., Лоткова Е.Д. , до 30 МГц с коэффициентом перестрой- Электрические фильтры метрового и ки по частоте 2,5…3,0. На рис. 3 приве- дециметрового диапазонов. М.: Связь, где C∑ – суммарная ёмкость ДКПЕ, дена экспериментальная АЧХ одного 1976. 280 с. Ci – ёмкость i-го конденсатора ДКПЕ, из таких фильтров на диапазон частот C1 – ёмкость первого разряда ДКПЕ, 4…10 МГц. При относительной ширине 4. Матей Г.Л., Янг Л., Джонс Е.М.Т. Филь- полосы пропускания порядка 3% вноси- тры СВЧ, согласующие цепи и цепи свя- определяющая шаг перестройки, мые потери фильтров составили 5…6 дБ, зи. Т. 1 / пер. с англ. под ред. Л.В. Алексеева C0 – начальная ёмкость, учитывающая затухание в полосе задерживания при и Ф.В. Кушнира. М., 1971. 439 с. отстройке ±10% – 60 дБ. ёмкость монтажа и pin-диодов. 5. Microsemi-Watertown. The PIN-diode circuits Принимая во внимание, что доброт- Литература designers handbook. 1998. 137 p. ность катушек индуктивности в 1. Ханзел Г. Справочник по расчё- КВ-диапазоне, как правило, составляет ту фильтров / пер. с англ. под ред. 150…200, на основе соотношения (3) А.Е. Знаменского. М., 1974. 288 с. было установлено, что для обеспечения потерь не более 6 дБ в полосе пропуска- 2. Знаменский А.Е., Попов Е.С. Перестраива- ния фильтра с относительной шириной емые электрические фильтры. М.: Связь, полосы пропускания 3% добротность 1979. 128 с. НОВОСТИ МИРА NOKIA: К 2030 ГОДУ НАСТУПИТ отметил, что ещё до этого люди, вероятно, для вживления в пальцы руки или дру- ЭРА 6G, А ЛЮДИ ПЕРЕЙДУТ СО откажутся от смартфонов и перейдут на ис- гие части тела. пользование смарт-очков и других подобных СМАРТФОНОВ НА ВЖИВЛЯЕМЫЕ устройств, которые смогут подключаться к Лундмарк также заявил, что к 2030 году ЧИПЫ Интернету и взаимодействовать друг с дру- появится «цифровой двойник всего», что по- гом. Причём некоторые из таких устройств требует «огромных вычислительных мощ- Генеральный директор занимающейся будут вживляться в тело человека. ностей». По его словам, для передачи дан- производством телекоммуникационного ных в метавселенной сети должны быть в оборудования компании Nokia Пекка Лунд- «К тому времени смартфон, каким мы 100 или даже 1000 раз быстрее, чем мы марк (Pekka Lundmark) заявил, что коммер- его знаем сегодня, определённо переста- имеем сегодня. ческое использование сетей связи шестого нет быть самым распространённым интер- поколения (6G) начнётся в 2030 году. фейсом. Многие из этих вещей будут встро- www.russianelectronics.ru ены непосредственно в наши тела», – зая- При этом он отметил, что к тому време- вил Лундмарк. ни, вероятнее всего, многие люди откажутся от использования смартфонов, отдав пред- Он не уточнил, что именно имел в почтение носимой электронике и вживляе- виду, но, вероятно, речь идёт об элек- мым чипам. тронных имплантатах, подобных тем, что разрабатывает компания Илона Маска Во время выступления на Всемирном эко- Neuralink. В более широком смысле речь номическом форуме в Давосе Лундмарк со- может идти о чипах, предназначенных общил, что ожидает начала коммерческого использования 6G примерно в 2030 году. Он СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2022 WWW.SOEL.RU 53

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ Метод брянских партизан Александр Цуприков ([email protected]) этом ОО функции с одной перемен- ной разбивается на две зоны, функ- Интеллектуальный метод служит для нахождения глобальных ция с двумя переменными – на четы- минимумов и максимумов многомерной функции. Область ре, с тремя – на восемь и т.д.; существования функции по каждому аргументу один или несколько 2. в каждой полученной зоне посред- раз делится пополам, в каждой зоне инициируется до 30 случайных ством генератора случайных чисел агентов, находятся их экстремумы, и выбирается зона с наилучшим (ГСЧ) инициируются позиции не- оптимумом. В выделенной зоне определяются случайные экстремумы скольких точек со случайными ко- для 100–500 агентов и выбирается наиболее оптимальный. ординатами – агентов зоны ki; 3. рассчитываются значения ЦФ для Введение осуществляли диверсию: большими полученных позиций агентов ki; силами и в разных местах одновре- 4. из полученных значений ЦФ выби- Метод брянских партизан (МБП) менно, «цепочечными» взрывами под- рается локальный экстремум и вы- предназначен для поиска наиболь- рывали автоколонны, вражеские штабы, деляется зона ОО, которая его содер- ших и/или наименьших экстремумов железнодорожные составы, мосты и т.п. жит. Тем самым первоначальная ОО функции одной или нескольких пере- становится меньше в 2n раз; менных при многомерной оптимиза- МБП действует аналогично: сна- ● этап диверсии, при котором произво- ции. Он основан на принципе дихото- чала производит «разведку» в дится массированное, большими си- мии и методе Монте-Карло, относится области определения функции – лами «нападение» на объект: к интеллектуальным методам поис- находит зону с наилучшим экс- 1. для найденной на этапе разведки зо- ка оптимальных параметров управле- тремумом (объектом нападения), ны ОО выполняется через ГСЧ гене- ния и может быть использован в авто- а потом выполняет «диверсию» – рация большого числа, до 100–200 и матизированных и интеллектуальных определяет в выделенной зоне пози- выше новых позиций агентов ki; автоматизированных системах управ- цию глобального экстремума функции. 2. рассчитываются величины ЦФ для ления технологическими процессами, всех новых позиций агентов ki; для которых характерен непрерыв- Задача для параметрической опти- 3. выбирается агент с наилучшим экс- ный в режиме реального времени рас- мизации в общем случае имеет вид: тремумом ЦФ и находятся координа- чёт глобального оптимума по целевой cуществует n параметров управ- ты его позиции – аргументы агента. функции (ЦФ) процесса при различ- ления, которые образуют вектор Таким образом, определяется гло- ных, варьирующихся во времени вход- Х (х1, х2, …, хi, …, хn), задающий область бальный оптимум всей ЦФ и его па- ных данных (параметров управления и определения (ОО) ЦФ F(Х). Требуется раметры – координаты ОО функции. внешних воздействий). найти экстремум F(Х) и параметры век- тора Х(х1, х2, …, хi, …, хn), которые экстре- Примечания Название МБП связано с тактикой мум обеспечивают. 1. На первом этапе во время деления брянских партизан, которые во время Второй мировой войны вначале неболь- Алгоритм МБП для поиска ОО ЦФ на зоны и инициализации в шими силами проводили разведку и экстремума зонах малого числа агентов (рис. 1) находили объект нападения, а потом возможен вариант, когда в зоне 1, Общий алгоритм содержит два этапа: содержащей истинный экстремум Рис. 1. Экстремумы при активации малого ● этап разведки, при котором выпол- ЦФextr, найденный для неё оптимум числа агентов в зоне ЦФ1 будет меньше значения ЦФ2 в зо- няется локализация позиции наилуч- не 2, которая не содержит глобаль- шего экстремума в ОО функции не- ный экстремум всей функции. большими силами, для чего: Для повышения надёжности выде- 1. для каждого аргумента хi функции ления зоны ОО с глобальным экстре- ОО делится пополам, в итоге образу- мумом возможно использование двух ется несколько зон m = 2n, где n – ко- вариантов: личество аргументов функции, при ● в каждой зоне следует активировать минимум 30 агентов (так как в соот- Рис. 2. Исходная ОО, разбитая на четыре зоны Рис. 3. Выделенная зона с глобальным ветствии с теорией математической экстремумом статистики проведение 30 и более ис- пытаний становится статистически значимым для достоверности полу- ченных результатов [1]). Поэтому нужно инициировать в каждой зоне по 30 агентов, а поскольку ГСЧ, ис- пользуемый в компьютерах, иници- ирует псевдослучайные числа по рав- 54 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2022

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ Рис. 4. Повторное разделение выделенной зоны и поиск экстремума номерному закону распределения [2], Рис. 5. Интерфейс программы МБП и окно вывода то агенты будут равномерно распола- гаться в зоне, а не сосредотачиваться 2. Для каждого параметра хi разделить вые функции Де Джонга и Розенброка и в одной её части; интервал его изменения пополам две производственные функции меха- ● для уменьшения на первом этапе зо- или на 3–6 частей, т.е. разбить об- нической скорости бурения скважины ны с глобальным экстремумом сле- ласть определения функции на не- (с одной переменной – для бурово- дует для каждого параметра разби- сколько зон. го автомата и с тремя переменными – вать ОО не пополам, а на три, четыре для АСУ бурения). Результаты приведе- и более части, и в каждой зоне акти- 3. В каждой зоне инициировать посред- ны в таблице. вировать минимум 30 агентов. Ко- ством ГСЧ до 30 случайных позиций 1. Тестовая функция Де Джонга («сфе- личество зон разбиения и позиций агентов. агентов зависит как от величины ОО, ра») является непрерывной, выпу- так и от степени крутизны функции 4. Рассчитать значения ЦФ для пози- клой и унимодальной, показана на на разных интервалах ОО и уточня- ции каждого агента в каждой зоне. рис. 6 и имеет вид: ется проверочными запусками алго- ритма МБП. 5. Определить величину наилучшего . 2. Повышение точности достижения локального экстремума ЦФ в каж- глобального экстремума в зоне ди- дой зоне (см. рис. 2). Функция имеет глобальный минимум версии обеспечивается увеличением f(x) = 0 в точке xi = 0 при i = 1..., n. числа агентов ki до 300–500. 6. Определить зону его расположения. 3. Чтобы уменьшить количество аген- 7. В найденной зоне ОО инициировать Программа МБП запускалась для тов на этапе диверсии (например, до функции Де Джонга с двумя перемен- статистически значимых 50–100), посредством ГСЧ от 100 до 500 пози- ными (интервалы изменения аргу- следует над выделенной зоной ещё ций агентов. ментов [–5; 5]) и с тремя переменными один или несколько раз повторить 8. Вычислить значения ЦФ для пози- (интервалы изменения [–2; 2] и [–5; 5]) операции первого этапа. ций всех агентов. с разным числом повторений 1-го эта- Работа МБП для функции двух пере- 9. Найти наилучшее значение экстре- па и числом агентов на обоих этапах. менных F(x, y) =3–(x–2) 2–0,5(y–2)2 про- мума ЦФ F(x1, x2, …, xn)extr – глобаль- Результаты приведены в таблице. иллюстрирована на рис. 2…4. ный оптимум функции и координа- 2. Тестовая функция Розенброка («ба- Разбиение исходной ОО функции на ты позиции его агента. четыре зоны показано на рис. 2. нан») показана на рис. 7 и имеет вид: На рис. 3 в зонах активировано по Анализ работы программы МБП одному случайному агенту, рассчита- . ны их экстремумы, и по величине луч- Для проверки работы метода на языке шего локального оптимума выделена Python разработана программа, опреде- Функция имеет большое убываю- ОО, уменьшенная в 4 раза. В выделен- ляющая как глобальный минимум, так и щее плато с одним минимумом, поэ- ной зоне активировано большое чис- глобальный максимум функции. Интер- тому конвергенция к нему трудна, ло позиций агентов, для каждого по ЦФ фейс программы позволяет вводить что используется для оценки работы вычислены их экстремумы и определён функцию, аргументы функции с интер- алгоритмов оптимизации. Глобаль- наилучший из них: глобальный экстре- валами их изменения, задавать коли- ный минимум f(x) = 0 в точке xi = 1 при мум F(x,y)extr. чество разбиений исходной ОО, чис- i = 1, ,,,, n. На рис. 4 приведена ОО, уменьшен- ло агентов на первом и втором этапах, 3. Функция механической скорости бу- ная в 8 раз при повторном выполне- а также запускать программу для выво- нии первого этапа МБП над выделен- да значений максимальных и мини- рения для АСУ бурением нефтегазо- ной зоной, и глобальный экстремум мальных оптимумов с их координатами вой скважины с тремя параметрами всей функции F(x,y)extr. и временем выполнения программы. управления G, n, Q. Алгоритм МБП имеет вид. 1. Задать целевую функцию F(x1, x2, …, На рис. 5 показаны интерфейс про- 4. Функция механической скорости бу- xn) и её область определения. граммы и окно результатов расчёта. рения для бурового автомата нефте- Работа программы проверялась для функций разного вида с числом пере- менных от 1 до 3, среди которых тесто- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2022 WWW.SOEL.RU 55

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ Аргументы Максимум Координаты Минимум Координаты Повторения Агенты Агенты Время х, у функции максимума функции минимума 1-го этапа 1-го этапа 2-го этапа расчёта, с x, у, z х, у 50 [5; 5] 0 Функция Де Джонга 30 50 0,0099 0,0179 0,0089 G, n, Q 50 [0; 0] 1 0,0169 G 2 0,0199 12 0,0189 75 [–5; 5] 0 [0; 0] 1 30 0,0189 3609 0,0254 100 0,0188 6,61 2 0,0261 50 0,0359 6,59 6,61 [–2; –2; –2] [0; 0; 0] 1 30 100 0,0149 6,61 [–2; 2; 2] 2 0,0339 0,0139 6,58 [–2; –2; 2] 0 0,0359 50 6,61 [–2; 2; –2] 0,0729 30 100 0,0789 4,60 [–5; 5; –5] 0 [0; 0; 0] 1 200 0,1909 4,60 –2,2 30 200 0,247 4,61 Функция Розенброка 0,0249 200 0,149 0,0229 500 0,286 1 500 0,0199 0 1,1 100 0,042 2 100 0,129 30 Функция механической скорости бурения для АСУ бурения нефтегазовой скважины с тремя параметрами управления G, n, Q [18; 76; 41] 0,01 [1; 20; 59] 1 30 [18; 76; 40] 0,01 [1; 20; 60] 1 30 [18; 76; 41] 0,01 [1; 20; 60] 3 30 [18; 76; 41] 0,01 [1; 20; 59] 5 30 [18; 75; 41] 0,01 [1; 20; 60] 1 30 [18; 76; 41] 0,01 [1; 20; 60] 5 30 Функция механической скорости бурения для бурового автомата нефтегазовой скважины с одним параметром управления G [16] 0,042 [1] 1 30 [16] 0,042 [1] 4 30 [16] 0,040 [2] 1 30 Рис. 6. Тестовая функция Де Джонга Рис. 7. Тестовая функция Розенброка ● длительность расчёта управляющих газовой скважины с одним параме- параметров с помощью МБП имеет тром управления G. оптимальном управлении технологиче- порядок десятых/сотых долей се- скими процессами. Анализ работы МБП кунды, что практически не оказыва- Заключение показал следующие результаты: ет влияния на скорость работы си- ● время работы программы составляет стем управления производственным Разработан интеллектуальный метод процессом, так как реальные испол- брянских партизан, позволяющий опре- десятки – сотни миллисекунд; нительные механизмы управляемых делять глобальный экстремум (минимум ● длительность вычислений в большей объектов обычно являются инерци- и максимум) многомерной функции при онными и имеют минимальное время степени зависит от числа разбиения реакции порядка нескольких секунд; 56 ОО на зоны, чем от числа агентов на 1-м и 2-м этапах; ● получение гарантированно достовер- ● для функций с глобальным миниму- ного значения глобального оптимума мом один и тот же максимум может обеспечивается также повторным (от наступать при разных позициях аген- 3 до 5 раз) выполнением поиска экс- тов и наоборот; тремума методом брянских партизан. Литература 1. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика: учеб. посо- бие для вузов. 9-е изд. стер. М.: Высш. шк., 2003. 479 с. 2. Пантелеев А.В. Методы глобальной опти- мизации. Метаэвристические стратегии и алгоритмы / А.В. Пантелеев, Д.В. Мет- лицкая, Е.А. Алешина. М.: Вузовская кни- га, 2013. 244 с. WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2022



ВОПРОСЫ ТЕОРИИ Ионизирующие излучения и их воздействие на полупроводниковые материалы (по данным литературных источников). Часть 1 к.т.н. Оксана Вовк, к.т.н. Михаил Марченко, д.т.н. Владимир Соколов годовые дозы радиации могут состав- МОКБ «Марс» – филиал ФГУП «ВНИИА», государственная коорпорация лять 103...104 рад на поверхности кос- по атомной энергии «Росатом» мического аппарата. Введение Владение физико-аналитическим Радиационные пояса Земли образу- аппаратом описания воздействия ются захваченными магнитным полем Развитие современной космической ионизирующих излучений на матери- Земли заряженными частицами с энер- техники, освоение новых орбит, расши- алы позволяет оценивать стойкость и гией от сотых долей до десятков мил- рение круга задач, решаемых с помо- разрабатывать рекомендации по мини- лионов электрон-вольт. щью космических аппаратов, а также мизации результатов влияния факто- производство новых видов вооруже- ров космического пространства на Внутренний радиационный пояс ний (с увеличенным радиусом действия различные приборы, изготовленные Земли состоит из протонов с энерги- и поражающей способностью), повыше- на основе этих материалов. ей 20...800 МэВ и максимальным пото- ние требований к достоверности резуль- ком порядка 104 част/см2⋅с и электронов татов, получаемых с помощью косми- Состав ионизирующих с энергией 20 кэВ – 1 МэВ и расположен ческих аппаратов, требует улучшения излучений космического на расстоянии около 4000 км от Земли. точности прогнозирования работо- пространства способности космических аппаратов Внешний радиационный пояс Зем- в полях ионизирующих излучений. Общеизвестно [1], что космическое ли состоит в основном из электронов излучение подразделяется на галакти- с энергией до 1 МэВ и расположен на Решение этих задач связано, пре- ческое и солнечное. расстоянии около 17 000 км от Земли. жде всего, с определением механизмов воздействия факторов космического Галактическое излучение, вызванное Радиационные пояса Земли имеют пространства на аппаратуру. Для это- внешними по отношению к Солнечной сложное асимметричное строение, го необходимо, в частности, обратить системе источниками, распределяется определяемое структурой магнитно- внимание на состав факторов космиче- в пространстве изотропно. Из-за взаи- го поля Земли, и подвержены влия- ского пространства и способы оценки модействия с магнитным полем Солн- нию потоков солнечного ионизирую- воздействия этих факторов на радио- ца, испытывающим циклические моду- щего излучения [1]. электронную аппаратуру. ляции, интенсивность галактического излучения подвержена периодическим Доза ионизирующего излучения, Если рассмотреть основополагающие изменениям. Около 90% галактиче- которую может накопить бортовая принципы воздействия ионизирующих ского излучения приходится на долю аппаратура при нахождении в радиа- излучений на ЭРИ, образующих аппа- протонов, от 7 до 15% – на долю аль- ционном поясе в течение 5 лет, состав- ратуру, то эти вопросы достаточно под- фа-частиц, около 1% – на ядра тяжё- ляет 5×104...2×105 рад [4]. Это достаточ- робно изучены. Фактически одновре- лых элементов. Энергетический спектр но высокая доза. менно с развитием полупроводниковой галактического излучения – 108...1020 эВ. электроники и ракетно-космического Из-за малой плотности галактического Магнитное поле Земли надёжно приборостроения активно разрабаты- излучения (1–2 част/см2⋅с) средняя доза защищает всё, находящееся на Земле, валась концепция радиационной стой- облучения космического объекта на его и международную космическую стан- кости и надёжности ЭРИ, создавались поверхности не превышает 10 рад. цию от воздействия ионизирующих моделирующие установки, и в результа- излучений космического пространства. те был наработан обширный материал Солнечное ионизирующее излучение по систематизации изменения параме- связано с хромосферными процесса- Высота орбиты международной кос- тров изделий в результате радиацион- ми на Солнце, которые имеют нерегу- мической станции постоянно меняется ных воздействий, создавалась норма- лярный характер, проявляясь в пери- в диапазоне от 340 до 417 км над уров- тивная база оценки стойкости изделий од повышенной солнечной активности нем моря. Данный диапазон высот при проведении НИОКР. (до 10 вспышек, длящихся несколько выбран по целому ряду причин, как суток в год). В состав солнечного излу- оптимальный с точки зрения всех Однако при постоянстве физических чения входят протоны (90%), осталь- плюсов и минусов. Например, пере- процессов взаимодействия заряженных ные 10% приходятся на альфа-части- ход с 360-километровой орбиты на частиц с материалами аппаратуры раз- цы и ядра других элементов. Плотность 410-километровую позволил заметно рабатываются комплектующие новых потока частиц может составлять снизить расход топлива на поддержа- классов, микросхемы со всё возрастаю- 106 част/см2⋅с при энергии до 107 эВ. ние орбиты, но увеличил дозу облуче- щей степенью интеграции, полупрово- Интенсивность солнечного излуче- ния экипажа примерно на 20%. дниковые изделия с низкими уровнями ния изменяется от вспышки к вспышке, темновых токов и уровнем шумов и пр. Однако средняя доза, получаемая космонавтом на МКС за полугодовую экспедицию, примерно равна сред- ней дозе ликвидатора Чернобыль- ской аварии. И это примерно одна 58 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2022

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ шестая от допустимой предельной странства (ИИ КП) не может быть вос- Таблица 1.1. Толщина защит космических дозы за всю карьеру космонавта [2]. произведена в земных условиях, при аппаратов и скафандра космонавта исследовании радиационной стой- Эта величина создаётся преимуще- кости приборов используется метод Космический аппарат Толщина, г/см2 ственно за счёт пребывания станции моделирования, состоящий в заме- Командный модуль «Apollo» 7...8 в районе Южной Атлантики. Именно не всего спектра космических излу- «Shuttle» До 10–11 здесь радиационные пояса «провиса- чений излучениями частиц опреде- МКС До 15 ют» над Землёй из-за существования лённого вида с плотностью потока Скафандр космонавта 0,25 глубоко под Землёй магнитной ано- 106...109 част/(см2· с) [3]. малии [3]. Кроме того, дипольное маг- Альфа-частицы возникают при ядер- нитное поле Земли искажается во вре- Иногда воздействие протонного мя магнитных бурь, в результате чего излучения целесообразно моделиро- ных превращениях элементов, кото- уменьшается минимальный энерге- вать нейтронным облучением с при- тический порог отсекаемых ионизи- менением коэффициентов эффек- рых известно около 200. В результате рующих излучений Солнца, позволяя тивности [5]. Это связано с тем, что им проникать на низкие широты. Гео- установки нейтронного воздействия альфа-распада происходит выделение графическое положение космического бывают более доступны или такие аппарата относительно опасных радиа- испытания предусмотрены техни- альфа-частицы и уменьшение первона- ционных мест определяет конкретный ческим заданием. Часто сведения о уровень воздействующих на него иони- стойкости к воздействию нейтронно- чального заряда ядра на два единичных зирующих излучений. го облучения имеются в отношении применяемых комплектующих. Поэ- заряда, а массового числа – на четыре В открытом космосе уровни воздей- тому в обзоре также коротко остано- ствующих излучений на космические вимся и на воздействии нейтронного единицы. аппараты намного выше, чем на МКС. облучения на аппаратуру космических аппаратов. Альфа-частицы имеют по сравнению Космические аппараты [3] снабже- ны защитным слоем для защиты эки- с другими ионизирующими частица- пажей от воздействия проникающей радиации, их характеристики приве- ми наименьшую длину пробега в веще- дены в табл. 1.1. стве (несколько сантиметров в воздухе В [4] описаны радиационные усло- вия на геостационарной орбите (ГСО), и доли сантиметров в плотных матери- которая широко используется для спут- ников связи. ГСО расположена в пло- алах) из-за большой массы и электри- скости географического экватора на расстоянии 36 тыс. км от поверхности ческого заряда, поэтому оказывают зна- Земли в области внешнего ЕРПЗ. Пото- ки частиц в области геостационарной чительное ионизирующее воздействие. орбиты подвержены как регулярным, так и нерегулярным изменениям. Характеристики ионизирующих Электронное излучение (бета-излуче- излучений космического На ГСО наблюдаются потоки электро- пространства ние, если источником являются ядер- нов ЕППЗ с энергией 6 МэВ и протонов ЕРПЗ с энергией до 2 МэВ. Алюмини- ные превращения) состоит из элек- евая пластинка с толщиной 0,01 г/см2 практически полностью поглощает все Характеристики ионизирующих тронов – стабильных элементарных протоны на ГСО. излучений, воздействующих на изде- частиц с минимальной для матери- В [4] утверждается, что для аппара- альных объектов массой 0,91×10–27 г и туры, установленной на космических лия, функционирующие в космиче- аппаратах на ГСО и защищённой экра- ном менее 1 г/см2 алюминия, основную ском пространстве, подробно изуче- минимальным электрическим зарядом радиационную угрозу представляют –1,6×10–19 Кл и позитронов. потоки электронов ЕРПЗ, для аппарату- ны и описаны во многих источниках ры на ГСО, защищённой экраном более 2 г/см2 алюминия, основную угро- [1]. Расхождения во мнениях существу- Характеристики ионизирую- зу представляют потоки частиц СКИ и тормозного излучения электронов. ют в эффектах второго и более высоко- щих излучений определяют особен- Чаще всего, протоны ГКИ и СКИ с энер- гией не менее 28 МэВ преодолевают го порядков. Рассмотрим общеизвест- ности их взаимодействия с веще- геомагнитный барьер с запада, а элек- троны с энергией не менее 230 МэВ – ные факты. ством. Наибольшую проникающую с востока. Протонное излучение – это пото- способность имеют нейтроны Целесообразно отметить сразу, что вся совокупность ионизирую- ки протонов. Протон – стабиль- с энергией в диапазоне МэВ, как доста- щих излучений космического про- ная элементарная частица с массой точно тяжёлые незаряженные частицы. 1,673×10–24 г (практически совпада- Протон, являясь заряженной частицей ющей с массой нейтрона) и элек- с массой, аналогичной массе нейтрона, трическим зарядом q = 1,6×10–19 Кл, обладает меньшей проникающей спо- равным по величине и противопо- собностью. Электроны с минимальной ложным по знаку заряду электрона. массой вызывают преимущественно Протоны вместе с нейтронами обра- ионизацию и наименьшие структур- зуют ядра атомов, а сам протон мож- ные повреждения. Альфа-частицы из-за но рассматривать как ядро атома водо- большой массы имеют минимальную рода. Протонное излучение возникает проникающую способность. в процессе ядерных реакций и состав- ляет заметную часть космического Механизмы воздействий ионизирующих излучений излучения. Протон – это достаточно на электронную аппаратуру и их характеристики тяжёлая частица, уступающая по про- Известно, что под действием про- никающей способности только нейтро- никающей радиации изменяют свой- ну из-за наличия заряда. ства все материалы: менее прочными Альфа-излучение состоит из альфа- становятся металлы, теряют прозрач- частиц – ядер гелия 4 Не, содержащих 2 ность стёкла, ухудшаются электриче- два протона и два нейтрона, массой ские характеристики полупроводни- 6,644×10–24 г и зарядом, равным удво- ков [1, 6]. енному положительному элементар- ному заряду. СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2022 WWW.SOEL.RU 59

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ Таблица 1.2. Уровни энергии, приводящие к повреждению или деградации различных электронных чении кремния различными видами компонентов радиации, в основном совпадают. Тип компонента Пороговая энергия, Дж В [10] говорится о том, что протонное Генераторы, электродвигатели (большие), трансформаторы 104...106 излучение с энергией 3 МэВ и электрон- Реле (контакты, обмотки), измерительные приборы, малые электродвигатели 10–3...100 ное облучение создаёт дефекты, образу- Вакуумные электронные лампы 10–3...101 ющие в запрещённой зоне n-кремния, Мощные проволочные резисторы 10–3...102 легированного фосфором, центры с Плёночные (тонкослойные) резисторы 10–4...10–2 глубокими энергетическими уровнями, Композиционные и проволочные резисторы 8×10–5...100 только протонное излучение создаёт Конденсаторы 10–4...10–3 большее их количество. Это А-центры, Конденсаторы (танталовые на низком напряжении) 10–6...100 дивакансии, Е-центры и сложные ком- Катушки индуктивности 10–2...10–1 плексы. Маломощные переключательные диоды 10–6...10–2 Выпрямительные и стабилизирующие диоды 8×10–5...6×10–1 Согласно [11] в кремнии типа КДБ10 Микроволновые диоды 10–7...10–4 после облучения электронами с энерги- Транзисторы средней и высокой мощности 5×10–5...5×10–2 ей 4,5 МэВ, обнаружен уровень, соответ- Маломощные транзисторы 10–6...5×10–3 ствующий К-центру, в кремнии КДБ10, Интегральные микросхемы 10–7...10–3 облучённом электронами 7 МэВ, обна- Чувствительные элементы ЭВМ 10–7...10–3 ружены уровни, соответствующие А-центру. В настоящее время основная часть кристаллической решётке, в результа- фактически всех электронных ком- те чего образуются различного типа Потоки протонов, входящие в состав плектующих состоит из полупрово- дефекты. Основные типы радиацион- космических излучений, характеризу- дников. ных дефектов, возникающих в различ- ются значительным диапазоном энер- ных полупроводниковых материалах гий (0,001…700 МэВ) [2, 3]. Большие Полупроводники являются более чув- при воздействии ионизирующих излу- поглощённые дозы протонного излу- ствительными к уровню радиационных чений, энергетические уровни, созда- чения в тонких приповерхностных сло- воздействий, чем остальные компонен- ваемые этими дефектами в запрещён- ях вызывают протоны низких энергий. ты ЭРИ (стёкла и другие диэлектрики, ной зоне и термическая устойчивость Образование радиационных дефек- металл) [5]. этих дефектов исследованы и доста- тов характерно для протонов сред- точно подробно описаны, в частно- них энергий (1...10 МэВ). Для прото- Ионизирующие излучения теряют в сти, в [9]. Если говорить о первичных нов высоких энергий (более 200 МэВ) материалах ЭРИ энергию, передавая её радиационных дефектах, например, характерно развитие различных видов веществу. В табл. 1.2 приведены уров- в кремнии, то это вакансии и междо- ядерных реакций [1]. ни энергии, приводящие к поврежде- узельные атомы (френкелевские нию или деградации электронных ком- пары), подвижные даже при очень Эффективность введения дефектов плектующих [8]. низких температурах. В [9] на осно- протонами с увеличением энергии ве обширного экспериментального протонов имеет обратную зависимость, Согласно табл. 1.2 микросхемы теря- и литературного материала указыва- чем у нейтронов. С увеличением энер- ют работоспособность при воздей- ется, что в результате их взаимодей- гии протонов эффективность введения ствии энергии 10–7...10–3 Дж. ствия с исходными технологическими дефектов уменьшается. примесями кристаллов, в зависимо- Поэтому рассмотрим подходы к ана- сти от температуры облучения, пред- Установлено, что с ростом энергии лизу взаимодействия ионизирующих варительной термической обработки протонов от 2 до 60 МэВ критериаль- излучений с полупроводниками. образцов образуются вторичные ради- ные уровни стойкости транзисторов ационные дефекты, которые иденти- повышаются в 2–4 раза [12]. При постоянстве физических процес- фицируются как: сов взаимодействия заряженных частиц ● А-центр (комплекс вакансия + атом Аналогичные результаты получе- с материалами аппаратуры существу- ны и во многих других работах. Такой ют два основных подхода к описанию кислорода) Ес–0,17 эВ; характер изменения параметров полу- воздействия ионизирующих излуче- ● Е-центр (комплекс вакансия + атом проводниковых приборов от энергии ний на материалы аппаратуры, кото- протонов могут объяснить результа- рые полезно иметь в виду при оценке фосфора) Ес–0,40 эВ; ты, приведённые в [13], где определе- этих процессов. ● углерод, кислород, дивакансия Ес– но, что с ростом энергии протонов эффективность введения дефектов и Один подход состоит в разделении 0,45 эВ; коэффициент радиационного измене- воздействия излучений на атомные ● сложный дефект, включающий в себя ния диффузионной длины уменьшают- столкновения и ионизацию. Другой ся. Причём рекомбинация идёт через подход описывает эти же процессы в кислород и углерод, Еv+0,35 эВ; точечные дефекты и области разупо- терминах поглощённой дозы. ● комплекс (окончательная природа не рядочения, а с ростом энергии прото- нов роль областей разупорядочения Хорошо известно, что ионизиру- установлена) Еv+0,45 эВ; возрастает. ющие излучения в полупроводнико- ● комплекс бор + дивакансия Еv+0,21 эВ; вых материалах теряют свою энергию ● междоузельный кислород или дива- Факт того, что с ростом энергии про- в основном за счёт двух физических тонов коэффициент радиационного процессов: атомных столкновений и кансия Еv+0,27 эВ. изменения времени жизни в кремнии ионизации [8]. При упругих столкно- Также в [9] утверждается, что основ- р-типа уменьшается, изложен также в вениях атомы полупроводника выби- ные дефекты, образующиеся при облу- [14, 15, 16, 17]. ваются из равновесных положений в 60 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2022

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ Важно отметить, что с ростом энер- Nd = ν(EA)⋅NA, При неупругом рассеянии протонов гии протонов поглощённая энергия, где NA – число первичных смещений в в результате ядерных реакций возмож- идущая на смещение атомов, уменьша- единице объёма; но образование каскадов вторичных ется [18]. частиц – нейтронов, протонов, мезо- Ф – флюенс частиц, см–2; нов и гамма-квантов, которые также вли- В [19] исследовано пространствен- N – число атомов в 1 см3; яют на процесс радиационного дефек- ное распределение по глубине удельно- тообразования [22]. го электрического сопротивления в крем- σd – поперечное сечение столкнове- нии, облучённом протонами с энергией ний, вызывающих выбивание атомов; Только около 50% энергии быстрых 0,1; 0,4 и 6,3 МэВ. нейтронов расходуется на упругие Nd – полное число смещённых ато- атомные столкновения, приводящие Результаты этих исследований пока- мов; к смещению атомов из узлов кристал- зывают, что в облучённом кремнии лической решётки. существует область повышенного ν(EA) – число смещённых атомов, сопротивления вблизи окончания про- включая и сам смещённый атом. При облучении полупроводников бега протонов. С увеличением потоков нейтронами, протонами, высокоэнер- протонов эта область расширяется, и её Полное поперечное сечение упругого гетическими электронами в них могут максимум смещается в сторону облуча- образовываться области радиацион- емой поверхности. резерфордовского рассеянья для про- ных нарушений, которые называются областями разупорядочения или кла- Это объясняется следующим. тонов определяется выражением [22]: стерами радиационных дефектов [13]. Упругое рассеянье протонов на ато- мах вещества при энергиях до 50 МэВ σ упр = 16ϖа02Z1*2 Z2*2(М12)/(М1+М2)2(ER2/ Как отмечалось выше, физиче- является в основном резерфордовским d ские процессы создания структурных рассеяньем на кулоновском потенци- повреждений, происходящие при воз- але атомов. /ЕАmax2) (ЕАmax / (Ed – 1)), действии реакторных нейтронов и Величина энергии, передаваемая нейтронов с Еn = 14 МэВ и протонов, протонами (до 50 МэВ) атомам, опре- где а0 – боровский радиус; одинаковы. Это введение стабильных деляется по формуле [19]: Z1*и Z2*– заряды протона и ядра сме- радиационных дефектов. Известно, что ЕА = (4М1⋅М2)/(М1+М2)2 ⋅Еp(n)⋅sin(Θ/2), когда энергия, передаваемая быстрыми где М1, М2 – масса частицы и атома; щаемого атома; частицами первичному атому вещества, Еp(n) – кинетическая энергия частицы; намного превышает пороговую энер- Θ – угол отдачи между направлени- ER – постоянная Ридберга; гию, то выбитый атом при соударении ем движения частицы до и после стол- ЕАmax – максимальная энергия, пере- с другими атомами решётки, находящи- кновения. даваемая атому вещества. мися в положении равновесия, вызы- Согласно [20] при протонном вает вторичные, третичные и т.д. сме- облучении более вероятна переда- Из этого соотношения следует, что щения, образуя на своём пути целый ча атомам малых количеств энер- каскад таких смещений. Таким образом, гии, так как они рассеиваются глав- при снижении энергии протонов σ упр для взаимодействия частиц различных ным образом под малыми углами d энергий с атомами среды характерны к первоначальному направлению. процессы развития каскадов смеще- Средняя энергия, передаваемая ато- увеличивается. Поэтому в конце про- ний, так называемых кластеров, средний му при протонном облучении, опреде- радиус которых возрастает при увеличе- ляется по формуле: бега протона, когда его энергия сни- нии энергии нейтронов с 1 до 14 МэВ в ЕА средн = ((Ed⋅ЕАmax)/(ЕАmax – Ed))⋅ln (ЕАmax/ Ed), 2,3 раза [24, 25]. Быстрые нейтроны реак- где Ed – пороговая энергия смещения жается, резко возрастает число сме- тора создают области разупорядоче- (энергия, необходимая для необрати- ния со средним радиусом 90 Ангстрем мого смещения атома из узла кристал- щений атомов. На заключительной в n-кремнии с ρ = 10...40 Ом·см, выращен- лической решётки). ном методом бестигельной зонной Протоны передают атомам облучае- стадии пробега, когда протон облада- плавки, и ~70 Ангстрем в кислородном мого вещества меньшую энергию, иду- n-кремнии с таким же удельным сопро- щую на их смещение, по сравнению с ет относительно невысокой кинети- тивлением. нейтронным облучением. Поэтому при облучении вещества протонами энер- ческой энергией, он способен захва- Известно также [26], что объёмный гий меньше 50 МэВ роль вторичных заряд вокруг и внутри кластера соз- процессов в смещении атомов неве- тывать электрон с образованием даёт нарушение периодичности элек- лика. Так, например, протон с энер- тростатического поля кристалла. В [27] гией 2 МэВ передаёт атому кремния атома водорода, обладающего доста- показано, что при облучении высоко- среднюю энергию 130 эВ, а нейтрон с энергичными нейтронами неоснов- энергией 2 МэВ передаёт атому крем- точной кинетической энергией для ные носители захватываются как кла- ния среднюю энергию 135 кэВ [21]. стерами радиационных дефектов, так Число смещений в веществе при про- генерации вторичных радиацион- и точечными радиационными дефек- тонном и при нейтронном облучении тами. определяется по формулам: ных дефектов. После полного тормо- NA = Ф⋅N⋅σd, Причём ν = νтд+νкл, где ν – скорость уда- жения атом водорода превращается ления носителей, νтд – скорость удале- ния носителей точечными дефектами, в примесь. Поэтому одинаковые кон- 61 центрации радиационных дефектов вводятся при облучении существен- но меньшим потоком протонов, чем нейтронов [21]. То есть протон, как и нейтрон, в полу- проводнике испытывает упругие стол- кновения с атомами вещества, вызывая их смещение из узлов кристаллической решётки и неупругие столкновения. Протон, как правило, в конце пробега испытывает поглощение с образовани- ем новых элементов. При энергиях протонов свыше 50 МэВ предлагается учитывать как упругое, так и неупругое рассеянье [9]. Протоны и нейтроны, теряя свою энергию в веществе, могут поглощаться ядрами вещества с образованием новых элементов, выделяя другие частицы. Это неупругие столкновения. Всё это создаёт необратимые изменения. Рассеянье энергии протонов до тор- можения обусловлено, в основном, ионизационными потерями в веществе. СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2022 WWW.SOEL.RU

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ Таблица 1.3. Относительная поглощённая ческий механизм при ионизации – но-дырочных пар определяется выра- энергия, расходуемая на образование кулоновское взаимодействие быстрых жением: радиационных дефектов структуры при заряженных частиц с электронами обо- протонном облучении лочек атома вещества. Возникающие nи = ϕр⋅Ер/Rр⋅Еи, под действием ионизирующих излуче- где ϕр – плотность потока протонов; Начальная энергия протонов E , МэВ K ний электроны и дырки в полупрово- р pd дниках влияют на функционирование Ер – энергия протонов; приборов. Важнейшие характери- Rр – пробег протонов. 2 0,00023 стики ионизационных процессов – Пробеги протонов одинаковых энер- 5 0,0012 удельные потери энергии и средняя гий в разных средах определяются по 10 0,0038 энергия ионизации систематизиро- соотношению [21]: 20 0,012 ваны в ряде источников, например, [l, 9]. R2/R1 = r1А21/2 /r2А11/2. 50 0,053 Например, пробег в кремнии R2 100 0,15 Ионизирующее излучение вызыва- (ρ2 = 2,4×103 кг/м3; А2 = 28) опреде- ет в полупроводниковых приборах ляется по пробегу R1 в алюминии νкл – скорость удаления носителей кла- также кратковременные, обратимые (ρ1 = 2,7×103 кг/м3; А2 = 27). Согласно этой стерами РД. эффекты, обусловленные генерацией зависимости, пробег протонов в крем- электронно-дырочных пар в момент нии составляет R2 = 1,14 R1. Там же показано, что скорость удале- воздействия излучения, т.е. с прекра- Из таблиц пробегов протонов раз- ния носителей кластерами РД не зави- щением воздействия радиации иониза- личных энергий в алюминии [34] сит от дозы облучения, пока можно ционный ток исчезает. Работоспособ- следует, что необходимость расчё- пренебречь изменением уровня Фер- ность приборов после прекращения та приповерхностных поглощён- ми в матрице кристалла по сравнению ионизационных процессов восстанав- ных доз в кремнии возникает при с величиной потенциального барьера ливается, если ионизационные токи не Ер < 5 МэВ, когда линейный пробег про- на кластере. В это время скорость удале- привели к пробою аппаратуры. тонов в кремнии меньше толщины под- ния носителей точечными дефектами ложки микросхемы. падает, т.е. при различных потоках Относительная роль механизмов вза- Как упоминалось ранее, для описа- (в зависимости от концентрации носи- имодействия излучений с веществом ния процессов деградации материалов телей в исходном материале) νт.д = 0, определяется характером радиаци- под воздействием ионизирующих излу- ν = νкл. Этот процесс обусловлива- онного воздействия. Электроны теря- чений полезно обратиться к дозовым ет большую величину коэффициен- ют свою энергию в полупроводниках зависимостям. та изменения удельного сопротив- в основном за счёт ионизации, а так- Для тонких образцов в условиях ления при воздействии нейтронов с же за счёт создания простых дефектов. однородного энерговыделения погло- Еn = 14 МэВ. щённая доза электронного или протон- Электронное излучение при взаимо- ного излучения определяется по фор- Классическая методика определе- действии с материалами создаёт гене- муле: ния коэффициентов изменения вре- рацию вторичных электронов по всему De(p) = 1,6×10–13 (dE/dx)⋅Ф, мени жизни и эффективности измене- объёму прибора, что способствует воз- где De(p) – поглощённая доза электрон- ния параметров (Кэф) при облучении никновению дефектов типа френкелев- ного (протонного) излучения; нейтронами с Еn = 14 МэВ и реактор- ских пар, а также дефектов, представ- dE/dx – коэффициент, характеризу- ными нейтронами биполярных транзи- ляющих собой комплексы основных ющий полные потери энергии электро- сторов основана на линейности изме- и примесных атомов, взаимодейству- на или протона; нения тока базы (Iб), а следовательно, ющих с дефектами решётки [1]. x – толщина образца; и времени жизни неосновных носите- Ф – флюенс потока частиц [1]. лей заряда от потоков нейтронов с раз- В [33] установлено, что с ростом энер- Это же соотношение справедливо и личной энергией [28, 29]. гии электронов коэффициенты ради- для электронов. ационного изменения времени жизни Тормозная способность среды харак- Нелинейная зависимость коэффи- и концентрации основных носителей теризуется средним пробегом заряжен- циента изменения удельного сопро- заряда возрастают. ных частиц R, рассчитываемым по при- тивления (Кr) от потока как реак- ближённому соотношению: торных нейтронов, так и нейтронов Количественные характеристики и R = E /(dE/dx). с Еn = 14 МэВ выявлена в [30]. Значе- особенности радиационных эффек- Средние пробеги сокращаются с ния отношений коэффициентов уда- тов, создаваемых при облучении при- ростом потерь энергии частиц. ления носителей, представленные в боров, определяются коэффициента- Соотношение составляющих погло- [31], составляют 2,8+0,5, коэффициент ми полных потерь энергии протонов и щённой энергии протонного излуче- генерации носителей 2,26. Результаты величин пробегов протонов в различ- ния, расходуемой на ионизацию и исследований изменения параметров ных материалах [26]. смещение атомов, зависит от энерге- различных транзисторов при облуче- тической зависимости эффективно- нии реакторными нейтронами и ней- В [9] представлено выражение для го сечения взаимодействия протона с тронами с Еn = 14 МэВ приведены в [32]. определения средней энергии иони- ядром атома sр(Ер) и ионизационных Для полевых транзисторов отношение зации от ширины запрещённой зоны: потерь энергии протона dEр/dx. ρ14/ρреакт ~1,45, Кr14/Кrреакт ~2, для бипо- В общем случае: лярных транзисторов Iб14/ Iб реакт ~2,7. Еи = 2,67⋅Еg + 0,87, эВ. Dp = Dpd + DpI = DpI (1 + Kpd), По утверждению [9], значения, полу- Kpd » Dpd/DpI. Как упоминалось выше, протоны, чаемые по этой формуле, хорошо будучи заряженными частицами, также согласуются с экспериментальными вызывают ионизацию вещества. Физи- результатами. В случае, когда все протоны тормо- 62 зятся в образце, количество электрон- WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2022

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ Значения Kpd от энергии протонов Таблица 1.4. Полная потеря энергии и экстраполированные величины пробегов электронов представлены в табл. 1.3. в алюминии в зависимости от величины энергии электронов Таблица 1.3 демонстрирует перерас- Начальная энергия электронов Полные потери энергии электронов Экстраполированный пробег пределение поглощённой энергии на E , МэВ электронов ионизацию и смещение атомов по мере dE /dx, МэВ⋅м2/кг R , кг/м2 увеличения энергии. е е э Сравнительный анализ показыва- 0,01 1,64 ет, что при равных энергиях иониза- 0,02 0,98 0,003 ционные потери энергии протонов на 0,04 0,59 0,008 1,5–2 порядка выше, а пробеги ниже, 0,1 0,32 0,027 чем у электронов, для большинства 0,4 0,17 0,13 материалов [21, 34]. Это означает, что 0,15 1,15 при равных энергиях протон быстрее 1 0,15 3,95 расходует энергию и проникает в струк- 2 0,16 9,12 туру прибора на меньшую глубину. 3 0,17 14,4 5 0,19 25,2 Значения полных потерь энергии 10 51,8 (dEе/dx) и экстраполированных про- бегов электронов в алюминии пред- и поглощённая энергия расходуется на полное или частичное восстановление ставлены в табл. 1.4. ионизацию. По мере увеличения Ее рас- рабочих характеристик приборов, если ходуемая на образование радиацион- они не выходят из строя. Эффекты вто- Полные потери энергии электро- ных дефектов часть поглощённой энер- рого типа обычно вызываются образо- нов в кремнии практически совпада- гии растёт пропорционально Rэ. Для ванием дефектов или поверхностных ют с данными табл. 1.4, а значения экс- толстых образцов, в которых Rэ мень- зарядов. Обусловленные этими факто- траполированного пробега примерно ше толщины образца, энергия электро- рами изменения параметров приборов в ρAl/ρsi = 1,15 раз больше. нов поглощается в приповерхностной носят устойчивый характер. области. Приведённые оценки указывают на Кроме того, описывая взаимодей- избирательное воздействие электро- Координаты зон максимальной поте- ствие заряженных частиц с аппарату- нов на отдельные элементы структу- ри энергии электронами совпадают с рой космических аппаратов, необходи- ры микросхем. Поглощённая энер- величиной экстраполированного про- мо учесть усиление дозовых нагрузок гия низкоэнергетических электронов бега электронов Rэ. Это может служить на ЭРИ в составе бортовой аппаратуры локализуется в тонких слоях прибо- причиной усиления эффектов дефек- космических аппаратов за счёт тормоз- ра (тонкоплёночных проводниках, тообразования в соответствующих ного излучения, создаваемых электро- окисных слоях и др.). Поглощённая областях. Особенно опасно совпаде- нами космического пространства при доза высокоэнергетических электро- ние областей резонансного поглоще- прохождении экранов, роль которых нов локализуется в объёме приборов. ния с глубинами залегания эмиттерных выполняют корпуса аппаратуры кос- Поэтому необходима количественная и коллекторных переходов интеграль- мических аппаратов. В [35] проведён оценка приповерхностной поглощён- ных транзисторов. В результате в этих комплекс расчётных исследований ной дозы, если длина пробега электро- областях произойдут усиленные про- для оценки эффекта «усиления дозы» на существенно меньше толщины облу- цессы дефектообразования и увеличит- за счёт тормозного излучения, действу- чаемого образца. ся степень деградации электрических ющего на ЭРИ, применяемые в соста- параметров микросхем. При воздей- ве бортовой аппаратуры космиче- В реальных условиях кристаллы ствии импульсных потоков электро- ских аппаратов, функционирующих микросхем частично защищены от нов высокой плотности подобные на высокой круговой (Н = 20 000 км) и потока электронов элементами кон- ситуации могут сопровождаться зна- геостационарной орбитах. В [35] пока- струкции, выполняющей роль экранов. чительным превышением расчётных зано, что этот эффект может приводить Ослабление плотности потока электро- амплитуд фототоков. к увеличению поглощённой дозы кос- нов экранами толщиной меньше про- мического пространства в чувствитель- бега электронов происходит по закону: Таким образом, ионизирующее излу- ном объёме ЭРИ МОП-технологий от чение вызывает в полупроводниковых двух до пяти раз. ϕe = ϕe0⋅exp(–μп⋅d), приборах кратковременные обратимые где d – толщина экрана (в виде поверх- эффекты, обусловленные генерацией В [36] методом Монте-Карло оценён ностной плотности), кг/м2; электронно-дырочных пар в момент вклад в поглощённую дозу радиации воздействия излучения, и необратимые тормозного излучения на геостацио- μп – массовый коэффициент погло- долговременные остаточные эффекты, нарной орбите внутри космического щения электронов, м2/кг. обусловленные процессами радиаци- аппарата. Установлено, что поглощён- онной деградации. Первые из них обу- ная доза излучения под защитой в 11 мм Зависимость массового коэффици- словлены в основном ионизационны- алюминия в две тысячи раз превосхо- ента поглощения от энергии электро- ми процессами и вызывают появление дит дозу от электронов, которые гене- на аппроксимируется приближённой объёмных токов, увеличение поверх- рируют это излучение. При моделиро- эмпирической формулой [21]: ностных токов утечки и т.д., но после вании учитывались только фотоэффект, снятия возмущающего воздействия Комптон-эффект, рождение электрон- μп » 17⋅Eе–1,43. ионизирующего излучения возможно позитронных пар в поле ядра атома. Расчёт относительной поглощённой энергии электронов для кремния при Ее, равной 0,1; 0,4 и 1 МэВ, показывает, что при облучении кремния электро- нами низких энергий эффекты смеще- ния атомов практически отсутствуют, СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2022 WWW.SOEL.RU 63

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ Перечень принятых сокращений 8. Мырова Л.О., Чепиженко А.З. Обеспече- 22. Динс Д., Виньярд Д. Радиационные эффек- ние стойкости аппаратуры связи к иони- ты в твердых телах. М.: Иностранная лите- БА бортовая аппаратура зирующим и электромагнитным излуче- ратура, 2002. 243 с. ВВФ внешние воздействующие факторы ниям. М.: Радио и связь, 1988. 297 с. ГКИ галактическое космическое излучение 23. Действие проникающей радиации на ЕРПЗ естественные радиационные пояса Земли 9. Коршунов Ф.П., Богатырев Ю.В., Вави- изделия электронной техники / под ИИ ионизирующее излучение лов В.А. Воздействие радиации на инте- ред. Е.А. Ладыгина. М.: НТМ по Решению ИРПЗ искусственные радиационные пояса Земли гральные микросхемы. М.: Наука и тех- 17-й отраслевой конференции НИТУ ИМС интегральные микросхемы ника, 1996. 254 с. «МИСиС», 2007. 223 с. ИЭТ изделия электронной техники КА космический аппарат 10. Wondrak W., Betnge K., Silber O. Radiation 24. Кулаков В.М., Ладыгин Е.А., Шаховцев В.И. КД конструкторская документация defect distribution in proton-irradiated Действие приникающей радиации на КИ комплектующее изделие silicon. J. Appl. Phys, 2017, vol.62(8), p. изделия электронной техники. М.: Совет- КМОП комплементарные структуры металл- 3464–3466. ское радио, 1980. 224 с. окисел-полупроводник 11. Мальханов С.E. Энергетические уровни 25. Scour J.R. Stable-damage comparisons КП космическое пространство в кремнии, облученном быстрыми элек- for neutron-irradiated silicon. IEEE МКС международная космическая станция тронами // Физика и техника полупрово- Trans.Nucl. Sci. М.:1983, vol. NS-20, N6, МОП структуры металл-окисел-полупроводник дников. 1994. Т. 28. Вып. 8. С. 1431–1433. p. 190–195. МУ моделирующая установка НИОКР научно-исследовательские и опытно- 12. Курсалов Ю.В., Савченко И.С., Хора- 26. Конозенко И.Д., Семенюк А.К., Хиврич В.И. конструкторские работы стянов Т.Л., Хрулев А.К. Воздействие Радиационные эффекты в кремнии. М.: НТД протонного излучения на кремние- Советское радио, 1995. 39 с. ОЗУ нормативно-технический документ вые транзисторы. ОКР оперативное запоминающее устройство 27. Радиационная стойкость материалов ПЗС опытно-конструкторская работа 13. Азимов К.С., Григорьева Г.М. и др. О вли- радиотехнических конструкций / под ПФ прибор с зарядовой связью янии областей разупорядочения на ред. Н.Н. Сидорова, В.К. Князева. М.: Совет- РД поражающие факторы рекомбинацию в облучённом протона- ское радио, 1986. 589 с. РКД радиационные дефекты ми р-кремнии // Тез. докл. конференции РЭА рабочая конструкторская документация «Радиационные дефекты в полупрово- 28. Luenera T.F., Kelly J.G., Stein Н.J. Neutron СКИ радиоэлектронная аппаратура дниках». М., 2012. damage equivalence for silicon, silicon ФКП солнечное космическое излучение dioxide and gallium arsenide. IEEE Trans. ЭРИ фактор космического пространства 14. Коноплева Р.Ф., Остроумов В.Н. Взаи- Nucl. Sci., 1987, vol. NS-34, N6, p. 1557. ЯВ электрорадиоизделия модействие заряженных частиц высо- ядерный взрыв ких энергий с германием и кремнием. 29. Polenz F.W., Taubke C.D., Walker R.L. М.: Атомиздат, 1975. 39 с. Application of silicon damage to neutron Литература exposure measurement. IEEE Trans. Nucl. 15. Hasegava M., Mori S., Ohsugi T., Kojima H., Sci. 1987, vol. NS-14, N6, p. 147–152. 1. Заитов Ф.А., Литвинова Н.Н., Савицкий В.Г., Taketani A., Kondo T., Noguchi M. Radiation damage at silicon junction by neutron 30. Stein Н.J. Energy dependence of neutron Средин В.Г. Радиационная стойкость в irradiation. Nucl. Inst. and Meth. in Phys damage in silicon. J. of Appl. Phys., 2015, Pes. 2019, A277, p. 395–400. vol.38, N1, p. 139. оптоэлектронике. М.: Воениздат, 1987. 16. Райкунов Г.Г. Ионизирующие излуче- 31. Scour J.R., Shanfield Z., Harman R.A., 166 с. ния космического пространства и их Othmen S., Newberry D.M. Permanent воздействие на бортовую аппаратуру damage introduced by single particles 2. Блог компании RUVDS.com // URL: http:// космических аппаратов. М.: Физматлит, incident to silicon devices. IEEE Trans. Nucl. 2013. 256 с. Sci.,1983, vol. NS-30, N6, p. 190–195. nuclphys.sinp.msu.ru/pilgrims/cr16.htm. 17. Burke E.A. Energy dependence of proton- 32. Mc. Kenzie J.M., Witt L.J. Conversion 3. Модель космического про- induced displacement damage in silicon. of neutron spectra to then 14 MeV IEEE Trans .Nucl. Sci.1996, vol. NS-33, N6, equivalences. IEEE Trans. Nucl. Sci., 1982, странства / под ред. акад. p. 1276–1281. vol. NS-19, N6, p. 194–199. С.Н. Вернова. М.: МГУ, 1983. 18. Dale C.J., Marshall P.W., Summers G.P., 33. Кузнецов H.B., Соловьев Г.Г. Радиацион- Wolicki E.A., Burke Е.А. Displacement ная стойкость кремния. М.: Энергоато- 4. Безродных И.П. и др. Радиационные damage equivalent to dose in silicon миздат, 1989. devices. Appl. Phys. Lett., 2009, vol.54(5), условия на геостационарной орбите // p. 451–453. 34. Влияние облучения на материалы и эле- менты электронных схем / пер. с англ. Вопросы электромеханики. Т. 117. 2010. 19. Bulgakov Yu.V., Kolomenskaja T.I., под ред. В.Н. Быкова и С.П. Соловьева. М.: Kuznetsov N.V., Yanzenko L.A. The Атомиздат, 1989. 427 с. С. 33–42. dependence of the resistance profile in silicon irradiated with hydrogen and 35. Булгаков Н.Н., Бахтызин И.В., Зинчен- 5. Артемов А.Д., Данилин Ю.И., Курышев А.В. Helium Ions on the ion energy and fluence. ко В.Ф. Учёт эффекта «усиления дозы» Phys.Stat.Sol.(А), 2016, vol.61, p. 77–79. вторичного тормозного излучения при и др. Функционирование БИС после про- прогнозировании дозовых нагрузок на 20. Бор Н. Прохождение атомных частиц электрорадиоизделия в составе борто- тонного и нейтронного воздействий // через вещество. М.: Иностранная лите- вой аппаратуры космических аппара- ратура, 1950. 150 с. тов // Вопросы атомной науки и техни- Вопросы атомной науки и техники. Сер. ки. Сер. Физика радиационного воздей- 21. Устюжанов В.Н., Чепиженко А.З. Радиа- ствия на радиоэлектронную аппаратуру. Физика радиационного воздействия на ционные эффекты в биполярных инте- 2020. Вып. 1. С. 31–38. гральных микросхемах. М.: Радио и связь, радиоэлектронную аппаратуру. 2019. 1989. 144 с. 36. Безродных И.П. и др. Вопросы электро- механики. 2011. Т. 120. С. 37–44. Вып. 4. С. 50–56. 6. Чернышев А.А., Глотюк А.Н., Попов Ю.А. и др. Радиационная стойкость интеграль- ных микросхем // Зарубежная электрон- ная техника. 1984. № 8(279). С. 87. 7. Влияние облучения на материалы и эле- менты электронных схем / пер. с англ. под ред. В.Н. Быкова, С.П. Соловьева. М.: Атомиздат, 1986. 427 с. 64 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2022



Реклама