Элементная база ЭС. Определение элементной базы, страница 3

II.Температурные воздействия.

Влияют на все элементы, изменяя их параметры. Чаще всего они неустранимы.                                                                                             

Основные источники: земная атмосфера, солнечная радиация, собственный перегрев аппаратуры, работа двигателей.

Изменения температуры бывают непрерывные, периодические и апериодические. Выделяют плавное и ударное (резкий перепад температуры на 20`C и более) изменение температуры.

Характерные последствия: температурная деформация материалов и конструкций. При изменении температуры по-разному деформируются изделия не только из разных материалов, но и изделия из одного материала, например, при воздействии разных температур на разные участки одного изделия, эти участки деформируются по-разному, что может привести к надломам, трещинам и более сложным повреждениям.

Температурная деформация оценивается температурным коэффициентом линейного расширения - ТКЛР.

ТКЛР=α_в=

Для металлов α_в=11,4*10^-6, α_в=10*10^-6- для керамики, α_в≤300 для органических материалов.  Различия температурного коэффициента могут привести к нарушению прочности, герметичности, изменению параметров, нарушению работы механизмов. Различия температурного коэффициента используют для  термокомпенсации.

Все электрофизические свойства материалов зависят от температуры. Так, понижение температуры приводит к ухудшению пластичности и изменению электрической прочности материала. Повышение температуры ускоряет процесс старения материалов.

От температуры зависит уровень шумов в проводниках:

, где Т – температура, R – сопротивление проводника, ΔS – ширина полосы частот, где ищут шум. Легко заметить, что при увеличении температуры сразу же возрастет уровень шумов.

Методы уменьшения влияния температуры:

- рациональное конструирование, грамотный выбор материалов;

- использование термокомпенсации (недостаток метода в том, что он эффективен лишь в узком диапазоне температур);

-  термо - и криостатирование.

Термостатирование заключается в постоянном поддержании температуры прибора более высокой, чем температура окружающей среды.  Минусы метода:

-  высокая температура приводит к ускорению процесса старения;

-  увеличение температуры приводит к увеличению уровня шумов;

-  требуется постоянный подогрев, а это довольно дорого.

Криостатирование заключается в поддержании сверхнизкой  температуры (температура жидкого азота) защищаемого объекта. Плюсы метода:

-  высокая точность поддержки температуры;

-  температура низкая, а значит низок уровень собственных шумов.

III.Воздействия влаги.

Источник: атмосферная влажность.

Характеризуется относительной влажностью.

Механизмы проникновения:

1. Оседание на холодных поверхностях.

2. Проникновение в объем материала через поры.

3. Проникновение по микротрещинам.

Последствия:

- коррозия металлов и последующие электрохимические процессы;

- механические разрушения материалов и  коммутационных элементов из-за микротрещин при переходе через 0˚С;

- изменение электрических свойств диэлектриков (падение изоляционных  свойств, вследствие повышения диэлектрической проницаемости);

-  снижение электрической прочности вследствие снижения удельного объемного сопротивления материалов;

-  увеличение тангенса угла потерь;

-  набухание некоторых материалов.

Методы защиты:

1. Пропитка гидрофобными материалами.

2. Обволакивание.

3. Нанесение многослойных защитных покрытий.

4. Вакуум-плотная герметизация (расчет прочности оболочек).

IV.Влияние атмосферного давления.

1.  Изменения электрической прочности.

2.  Изменение условий охлаждения (чем ниже температура, тем хуже условия охлаждения).

3.  Изменение диэлектрической проницаемости воздуха.

4.  Появление токов утечки.

5.  Резкое изменение атмосферного давления приводит к разрушению герметизации.

6.  Коронные разряды приводят к повышению температуры и появлению озона.

Методы защиты:

1. Учет при конструировании.

2. Вакуум-плотная герметизация.

V.Воздействие пыли и песка.

Последствия: