国内外关于半导体桥抗电磁的研究现状
时间:2018-03-12 21:56 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 国外对半导体桥火工品抗电磁加固做了多方面的研究，主要有如下几种[16]：（1）具有电压保护功能的半导体桥该半导体桥是在金属焊接区和桥区之间添加了一个介电层，该介电层存在一个特定的击穿电压(一般在10V-1000V之间)，它能够阻挡住低于其击穿电压的杂散电势，这保证了半导体桥不会受到杂散电势的影响而意外起爆。而当施加的电压高于击穿电压时，施加电压能够击穿介电层，此时电流能够流到半导体桥上，进而产生等离子体来引爆药剂。介电层的介电强度由介电率和它的厚度(V／cm)来决定，通过改变介电层的厚度和介电材料可以调控介电层的击穿电压。其具体结构如1.2所示。19520 带电压保护的半导体桥 （2）集成齐纳二极管半导体桥 集成齐纳二极管半导体桥是由绝缘基片上的重掺杂多晶硅半导体桥与并联的齐纳二极管组成，加入的齐纳二极管能够有效地防止该半导体桥因为交流感应电压和静电放电作用而引起的早发火现象，它的发火电压标准偏差能够控制在0．05V以内。齐纳二极管能够抗静电和射频主要是由于其具有箝位电压的特性，其具体结构如1.3所示。 集成齐纳二极管半导体桥的结构 美国专利USP5672841中提到过用一个齐纳二极管来实现对半导体桥的脚-壳之间进行静电防护。它的原理是在电火工品的脚-壳之间并联上一个齐纳二极管，从而使脚-壳之间的静电电压箝位到某一个固定的值，以此来保护脚-壳之间不被静电击穿而产生发火。该方案能够承受的静电电压值约为6000V-25000V。 （3）带有非线性电阻的半导体桥装置 该装置是由绝缘导热基片两端的蛇形金属薄膜电阻与中间的蝴蝶结型半导体桥电阻相互串联构成的，其衰减率可用中间蝴蝶结半导体桥的电阻与蛇形金属薄膜电阻比值的一半来表示，其大小可根据具体要求来调整。由于蛇形电阻的衰减，能够防止由于静电对半导体桥的作用而导致的意外发火。其具体结构示意图如1.4所示。 带非线性电阻的半导体桥装置 起爆该电火工品时，要求使用周期足够长的发火电流，此时薄铝层的温度升高，电阻值增加。因为中间蝴蝶结区域远远小于两边的蛇形区域，导致其升温程度远远大于蛇形区域的升温程度，并且温度的升高会导致蝴蝶结区域的电阻值增大两个数量级而超过蛇形电阻的值域，这样一来会导致蝴蝶结区域吸收更多的电能，使其最终与覆盖在其上方的锆层一起汽化成为等离子体，从而起爆炸药。 （4）可表面连接的半导体桥元件及其装置 该装置由Bernardo Martinez-Tovar等人发明，并于2000年4月获得专利。其表面连接的半导体桥元件，采用的是经济、牢固的电极标准密封回流技术，其比焊线和芯片键合技术要来的便宜并且简便得多。它包含一系列的元件：电容器、二极管、整流器等。可表面连接的半导体桥元件还能够实现集成化操作。 2 国内研究现状 目前国内半导体桥的主要研究机构有南京理工大学、北京理工大学和二一三研究所，相关的研究主要集中在对于多晶硅半导体桥的设计、制造和点火起爆机理等方面，并对其抗电磁加固技术作了初步探讨。兵器二一三所主要致力于电磁环境对火工品危害方面的研究，并完善了电磁环境方面的有关试验方法和试验设备等，为半导体桥抗电磁加固技术研究提供了完整的理论依据和实验保障。 张文超[17]等人对半导体桥的电爆性能进行了详细的研究，实验结果表明：对于形状和结构一定的半导体桥，其爆发能量也是确定的，与电容的大小无关；复合半导体桥在不同的充电电压下，电容增大导致爆发时间减小，当电容相同时，低充电电压的爆发时间比高充电电压的要高。 (责任编辑：qin) |