Введение к работе
Актуальность темы
Появление новых материалов, конструкторско-технологических эиантоз, электронных элементов, применяемых в вычислительной шике и системах управления, предъявляет повышенные требования методам и средствам их контроля.
Надежностью элементной базы прежде всего определяется належать сложных систем и устройств, отказ которых часто влечет за Зой большие экономические затраты и может быть связан с риском ч. жизни человека. Например, по сведениям зарубежного журнала экмость одного отказа в среднем составляет: для промышленной зктронной системы - 215 долл., для военной - 1000 долл.,для кос-їєской - 200 млн. долл.
Одним из эффективных методов контроля качества и надежности эктронных элементов является электрофлуктуационный (шумовой) не-зрушающий метод. Он отличается информативностью относительно эгих видов дефектов, простотой технической реализации,быстротой лучения информации на основе неразрушающих испытаний, возможно-ью автоматизации контрольно-измерительных операций, применимо-ью к широкому кругу электронных элементов. Данный метод отно-тся к группе методов интегральной диагностики.
Несмотря на то, что электрофлуктуационный метод неразрушаю-го контроля качества известен, известны его достоинства, щирого и эффективного использования в промышленности он не нашел.
Во-первых, выпускаемые промышленностью измерители шумовых ха-ктеристик недостаточно чувствительны для измерений шумовых ха-ктерис'тик высоконадежных, особенно маломощных и низкоомных ре-стивных элементов, уровень шума когорых<ГО 3/1 ц.
Во-вторых, отсутствуют методики применения алектрофлуктуаци-онного контроля, позволяющие разработчику решить конструкторско-технологические задачи на различных этапах создания элементов.
Поэтому актуальными являются создание высокочувствительных приборов электрофлуктуационного неразрушащего контроля и методик эффективного использования этих приборов.
Цель работы. Обеспечение и прогнозирование качества и надежности электронных элементов средствами и методом элбктрофлуктуаци-онного неразрушанцего контроля на основе разработками'* методик, применяемых на всех этапах создания электронных элементов.
На защиту выносятся:
-
Теоретические зависимости спектральной плотности шума от неоднородности проводимости.
-
Способ модуляции токовых шумов электронных элементов.
-
Комплекс теоретических соотношений для определения модуляционного выигрыша в чувствительности.
-
Методы измерения малых уровней нелинейности вольт-амперных характеристик номинально-линейных элементов.
-
Экспериментальные зависимости шумовых характеристик мало-шумящих резистивных элементов от конструкторских, технологических и надежностных параметров.
-
Методики применения электрофлуктуационного контроля на различных этапах создания электронных элементов.
' 7. Комплекс высокочувствительных диагностических приборов для электрофлуктуационного контроля электронных элементов.
Научная новизна
-
Теоретические зависимости спектральной плотности шума от неоднородностей проводимости впервые получены с учетом статистических свойств флуктуации и неоднородностей, распределенных по объему материала.
-
Предложенный способ модуляции токовых шумов в отличие от известных способов позволяет одновременно с повышением чувствительности разделить информативные(токовые) шумы электронных элементов от неинформативных (тепловых).
-
Полученные теоретические соотношения для модуляционного выигрыша в чувствительности позволяют оптимизировать технические параметры диагностических приборов для конкретных видов электронных элементов по отношению ко входу и наилучшему прямому методу измерения при равномерном, //^ , равномерном и \/, спектрах собственного шума измерительного прибора.
4. Предложенные методы на основе исследования эффектов моду
ля и детектирования на нелинейной вольт-амперной характеристи-
! впервые использованы для создания высокочувствительных прибоев контроля качества и надежности электронных элементов.
5. Впервые установленные для малошумящих резистивных элемен-
'B зависимости шумовых характеристик от конструкторских, техно-
отческих, надежностных параметров представляют собой основу для
ізработки эффективных методик контроля, позволяющих на ранних
'алиях отбраковать потенциально ненадежные образцы, оптимизиро-
,ть конструкцию, технологические режимы и режимы испытаний элек-
юнных элементов.
Практическая ценность
I. Разработанные приборы электрофлуктуационной диагностики
:еют чувствительность на порядок по напряжению и на два порядка
мощности выше промышленно выпускаемых приборов, а разработан-
:е методики позволяют в 3-5 раз повысить надежность электронных
:ементов и в 2 раза сократить время испытаний.
2..Комплекс высокочувствительных диагностических приборов и едложеннне методшш электрофлуктуационной диагностшси качества надежности могут быть использованы не только для рассмотренных диссертации, но и других электронных элементов, а также в раз-чных областях народного хозяйства: в химической, бумажной про-шієнности, в металлургии, в медицине, например, в рефлексоте-лии.
Реализация результатов. Результаты диссертации в виде прибо-в и методик электрофлуктуационной диагностики качества и надеж-сти электронных элементов внедрены в ЦКБ "Алмаз" г.Москва, ШІФ, г.Москва, НИЖІ г.Зеленоград, НИИТТ г.Зеленоград, НИШ Зеленоград, НИИЭП г.Краснодар, НИЙТМ г.Москва, НИИТМ г.Харьков, ^телевидения г.Ленинград, Республиканском медицинском диагно-ическом центре г.Казань.
Апробация работы. Результаты докладывались на международном :ектротехническом конгрессе (Москва 1977 г.), на международной нференции "Надежность в электронике" (Венгрия, г. Будапешт, 7,7 г.), на Ш Польско-Советской конференции "Комплексная автома-:зация в промышленности" (Польша, г.Вроцлав, 1988 г.), на междуродной конференции по рефлексотерапии (США, Нью-Йорк, 1992 г.), . 1-ой международной конференции "Шумы в физических системах и уктуации" (США, Сент-Луис, 1993 г.), на международной конферен-и по гипертенезии (Казань, 1993 г.), на Поволжской Учредитель-
ной и 1-ой научно-практической конференции по традиционной медицине (Казань, 1993 г.), на 19 Всесоюзных научно-технических конференциях .и отраслевых семинарах в промышленности, а также на отчетных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава в Казанском авиационном институте (1975-1993 гг.).
Результаты диссертации опубликованы в 50 печатных работах, получено 13 авторских свидетельств на изобретения, удостоены серебряной медали ВДНХ СССР. .
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, приложений и библиографии.Изложена на 322 страницах, включающих 80 рисунков, 50 страниц приложений, и список использованных источников из 272 наименований.
