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电磁干扰对电子设备的危害

归档日期:07-09       文本归类:反电子干扰      文章编辑:爱尚语录

  电子设备和系统受强电设备干扰或系统内部的电磁影响造成性能下降或不能工作的情况是电磁干扰最为常见的危害。在军事上,由于飞机和军舰等军事装备中防御电子系统和进攻电子系统的相互干扰不能同时兼容工作,而遭到对方发射导弹的攻击的战例也很多。

  概括而言,电磁能量的人类活动有三大危害:①电磁干扰会破坏或降低电子设备的工作性能;②电磁干扰能量可能引起易燃易爆物的起火和爆炸,造成武器系统的失灵、储油罐起火爆炸,带来巨大的经济损失和人身伤亡;③电磁干扰能量可对人体组织器官造成伤害,危及人类的身体健康。

  电磁干扰对电气、电子设备或系统,特别是对含有半导体器件的设备或系统会产生严重的破坏作用。损坏效应归纳起来主要有:

  1.高压击穿:当器件接收电磁能量后可转化为大电流,在高阻处也可转化为高电压,结果可引起接点、部件或回路间的电击穿,导致器件损坏或瞬时失效。例如,脉宽为0.1微秒、电流幅值为1A的电流脉冲,可在1PF的电容接点上产生100KV电压,该接点被击穿后还会产生数百KHz的衰减正弦波振荡,并辐射出电磁波。

  2.器件烧毁或受瞬变干扰:除高压击穿外,器件因瞬变电压造成短路损坏的原因一般都归结于功率过大而烧毁,或PN结的电压过高而击穿,无论是集成电路、存储器还是晶体管、二极管、晶闸管等都是一样的。大多数半导体器件的最低损坏的有效功率为1微秒、10瓦特或10uJ,一些敏感器件为1微秒、1瓦特或1uJ。一般硅晶体管的E极和B极之间的反向击穿电压为2~5V,而且它还随温度的升高而下降,干扰电压很容易使其损坏。

  a)所有CMOS器件都用氧化膜绝缘或用它保护集成电路中的不同元器件,但氧化膜的厚度只有几微米,一旦电压超过氧化膜的绝缘强度便会将它击穿,造成短路。

  b)当电流通过PN结时,由于电流的不均匀往往会烧毁镀敷的金属导体,造成开路。

  c)出现因瞬变电压的能量尚不足以立即损坏器件,但会使其性能下降,影响功能,丢失数据,产生误动作,使半导体器件进入不能自动复原的导通状态(也称为死机);而切断电源重新开机后又恢复正常工作。

  d)器件存在潜伏性的损毁现象,即器件的反复经受瞬变电压的冲击,每次都使性能降低一些,累积起来后会在某一天使产品出现灾难性的损坏。以整流二极管为例,在经受很高的瞬变电压之后,二极管的反向漏电流会增加。每经受一次冲击,反向漏电流会增加一些,表面看来设备仍能工作,性能没有明显变化,但发热增加,到最后终会因偶然的一个瞬变电压而导致二极管烧毁。这种潜伏性损毁在半导体器件中是屡见不鲜的,半导体器件在制造时产生的缺陷也会造成潜伏性损毁。对于无源器件,瞬变电压也同样会使其烧毁或性能降低,如降低耐压值和额定工作电压以及其他电气性能。

  3.浪涌冲击:对有金属屏蔽的电子设备,即使壳体外的微波能量不能直接辐射到设备内部,但是在金属屏蔽壳体上感应的脉冲大电流,像浪涌一样在壳体上流动,壳体上的缝隙、孔洞、外露引线一旦将一部分浪涌电流引入壳内电路,就足以使内部的敏感器件损坏。

  4.影响电路正常工作传递:电磁干扰对低压电子电路也有较大影响。对模拟电路的影响随干扰强度的增大而增大,直接影响电路的工作性能和参数;对数字电路,电磁干扰容易导致信号电平的变化,从而影响数据链传输的准确性。

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