Юдаев Д.М., Каменская М.А., Копылова Ю.А.

Тамбовский государственный технический университет (ТГТУ), Россия

Исследование воздействия внешних влияющих факторов на долговечность электронных измерительных средств

Конденсаторы являются одним из самых распространенных видов электрорадиоэлементов, поэтому проводится исследование радиационной стойкости конденсаторов.

Как известно, на радиационную стойкость конденсаторов оказывают влияние следующие параметры: диэлектрическая проницаемость e, удельное поверхностное сопротивление r_s, удельное объемное сопротивление r_v, тангенс угла диэлектрических потерь tg d, электрическая проводимость s, электрическая U_пр и механическая прочность.

При проведении экспериментальных исследований установлено, что длительное воздействие g-нейтронной радиации, электронного и протонного излучений приводит к изменениям параметров конденсаторов и ухудшению их эксплуатационных характеристик.

Радиационная стойкость конденсаторов определяется стойкостью диэлектрика. Вследствие структурных нарушений наибольшим изменениям подвергаются сопротивление изоляции R_из, тангенс угла диэлектрических потерь tg d, электрическая и механическая прочность.

При изменении структуры полимеров интенсивно выделяется газ, что приводит к их разрушению и потере работоспособности.

При воздействии радиации на электролитические конденсаторы происходит радиолиз электролита, при этом выделяются газообразные продукты. Вследствие этих процессов ухудшаются электрические параметры конденсаторов.

Зависимости изменения емкости и тангенса угла диэлектрических потерь tg d от дозы облучения при воздействии электронов на конденсаторы с органическим диэлектриком и электролитические конденсаторы представлены на рисунке 1.

а)

б)

Рисунок 1. Изменение емкости (а) и tg d (б) конденсаторов разных типов с органическими диэлектриками и электролитических конденсаторов при воздействии электронов: 1 – лакопленочные с органическим диэлектриком; 2 – бумажные фольговые с органическим диэлектриком; 3 – электролитические алюминиевые фольговые; 4 –объемно-пористые с жидким электролитом.

Оксидно-полупроводниковые конденсаторы теряют свою работоспособность под воздействием n-g-радиации при больших интегральных потоках в результате снижения сопротивления двуокиси марганца.

Высокой радиационной стойкостью обладают конденсаторы с неорганическим диэлектриком (керамические, слюдяные). Это связано с высокой стойкостью неорганических материалов в сравнении с органическими.

Зависимости изменений электрических параметров конденсаторов с неорганическими диэлектриками от дозы облучения при воздействии электронов представлены на рисунке 2.

а)

б)

Рисунок 2. Изменение емкости (а) и tg d (б) конденсаторов с неорганическим диэлектриком при воздействии электронов: 1 – слюдяные; 2 – керамические.

В результате проведенных исследований было установлено, что наиболее устойчивыми к радиационному воздействию являются конденсаторы с неорганическим диэлектриком, тогда как параметры электролитических конденсаторов и конденсаторов с органическим диэлектриком под действием радиации претерпевают существенные изменения.