endurecimiento por radiación
El endurecimiento por radiación es el proceso de hacer que los componentes y circuitos electrónicos sean resistentes al daño o mal funcionamiento causado por altos niveles de radiación ionizante ( radiación de partículas y radiación electromagnética de alta energía ), [1] especialmente para entornos en el espacio exterior (especialmente más allá de la órbita terrestre baja) . ), alrededor de reactores nucleares y aceleradores de partículas , o durante accidentes nucleares o guerras nucleares .
La mayoría de los componentes electrónicos semiconductores son susceptibles al daño por radiación, y los componentes endurecidos por radiación ( rad-hard ) se basan en sus equivalentes no endurecidos, con algunas variaciones de diseño y fabricación que reducen la susceptibilidad al daño por radiación. Debido al amplio desarrollo y las pruebas necesarias para producir un diseño tolerante a la radiación de un chip microelectrónico , la tecnología de chips endurecidos por radiación tiende a quedar rezagada con respecto a los desarrollos más recientes.
Los productos endurecidos por radiación generalmente se someten a una o más pruebas de efectos resultantes, incluida la dosis ionizante total (TID), los efectos de tasa de dosis baja mejorados (ELDRS), el daño por desplazamiento de neutrones y protones y los efectos de evento único (SEE).
Los entornos con altos niveles de radiación ionizante crean desafíos de diseño especiales. Una sola partícula cargada puede soltar miles de electrones , causando ruido electrónico y picos de señal . En el caso de circuitos digitales , esto puede causar resultados inexactos o ininteligibles. Este es un problema particularmente serio en el diseño de satélites , naves espaciales , futuras computadoras cuánticas , [2] [3] [4] aeronaves militares , centrales nucleares y armas nucleares . Para garantizar el correcto funcionamiento de estos sistemas, los fabricantes deLos circuitos integrados y los sensores destinados a los mercados militar o aeroespacial emplean varios métodos de endurecimiento por radiación. Se dice que los sistemas resultantes están endurecidos por radiación , endurecidos por radiación o (dentro del contexto) endurecidos .
Las fuentes típicas de exposición de la electrónica a la radiación ionizante son los cinturones de radiación de Van Allen para satélites, reactores nucleares en plantas de energía para sensores y circuitos de control, aceleradores de partículas para electrónica de control, particularmente dispositivos detectores de partículas , radiación residual de isótopos en materiales de empaque de chips , radiación cósmica para naves espaciales y aeronaves de gran altitud, y explosiones nucleares para potencialmente toda la electrónica militar y civil.
El desplazamiento de la red es causado por neutrones , protones, partículas alfa, iones pesados y fotones gamma de muy alta energía . Cambian la disposición de los átomos en la red cristalina , creando daños duraderos y aumentando el número de centros de recombinación , agotando los portadores minoritarios y empeorando las propiedades analógicas de las uniones semiconductoras afectadas . Contrariamente a la intuición, las dosis más altas durante un tiempo breve provocan el recocido parcial ("curación") de la red dañada, lo que lleva a un menor grado de daño que con las mismas dosis administradas en baja intensidad durante un tiempo prolongado (LDR o tasa de dosis baja). Este tipo de problema es particularmente significativo entransistores bipolares , que dependen de portadores minoritarios en sus regiones de base; el aumento de las pérdidas causadas por la recombinación causa la pérdida de la ganancia del transistor (ver efectos de neutrones ). Los componentes certificados como libres de ELDRS (Enhanced Low Dose Rate Sensitive), no muestran daños con flujos por debajo de 0,01 rad(Si)/s = 36 rad(Si)/h.
