军用片上集成TVS器件的必要性与关键技术

2016-03-12

随着航空器的发展,军用飞机上的用电量急剧增加,军用飞机上发电容量的增大和大量的各种类型的用电设备的使用,使得军用飞机上的电磁干扰越来越复杂。许多精密电子仪器、仪表、计算机等设备,在使用中莫名其妙地出现误码、死机,甚至烧毁,还使一些检测装置出现误报或失灵,使一些遥控、遥测设备出现误测数据。在军用飞机电源系统中,用电设备存在电感和电容等储能元件,在电源接通和断开过程中也会产生浪涌电压和尖峰电压,特别是在感性负载断开和继电器转换过程中,形成几百伏、甚至上千伏的尖峰电压。同时,外界的雷电放电会在飞机的周围建立起变化的电磁场,电磁场能够通过金属蒙皮,或者直接穿透孔洞或其他非金属部位。由于场随时间变化,因此会在军用飞机内部的电路中感应产生瞬时的尖峰电压。在军用的发射装置的电源系统应通过耐电源浪涌、耐尖峰电压和耐瞬时断电, 其中耐尖峰电压一项国军标中规定在电源线上要承受1 min 的正负极性的尖峰电压600 V/ 10Ls, 50 次, 经过发射装置摸底试验发现, 如果在电源线路上不加任何保护措施的情况下, 如此高的脉冲电压造成了发射装置电源线路中的一个电容器的损坏, 以至发射装置不能正常供电。

如何使电子系统和设备在共同的电磁或雷击环境中不受干扰地正常工作,已成为电子系统的技术关键,是提高系统可靠性及安全性的关键因素。目前外加的雷击浪涌保护组件有气体及陶瓷放电管、压敏电阻及TVS (Transient Voltage Suppressor)三种。放电管的耐电流能力很强,但是其反应速度慢,箝制电位也非常高(约为800V 左右),这样的特性使其保护效果大打折扣,常会遇到即使加了放电管,受保护元件仍会损害。压敏电阻其寄生电容大,导通电阻也高,且低电压的压敏电阻漏电流大。传统利用半导体制作的TVS 虽然反应速度极快,但其耐高电压、高电流的能力不足,所以难以抵挡雷击浪涌的冲击。军用核心芯片的特点的是高可靠抗恶劣环境高可靠是军用集成电路的最重要指标,没有可靠的电子器件,就没有可靠的武器装备抗恶劣环境就是要保证电子器件可以适应诸如空间辐射、长时间强振动、高温高湿高盐雾、电磁干扰等复杂环境保证军事装备能在各种环境中能正常工作。

集成电路是采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容等元件及布线互连一起,封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。为了提高军用航空器、发射器等军用设备有必要研究系统集成TVS器件的芯片技术。

 湖南静芯微电子技术有限公司在这方面开展了卓有成效的工作,是国内第一个开发成功芯片级TVS器件等抗静电保护器件的公司,公司拥有自主知识产权的“SuperESD技术”,积累了一系列知识产权成果,殷切希望将自己的核心技术应用到国防电子产品和芯片中,期待与您的芯片结合,从而提高芯片本身在恶劣环境下工作的可靠性。


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