Введение
Глава 1. Многоуровневое иерархическое моделирование поведения цифровых ЭКБ при воздействии радиационных и электромагнитных излучений 23
1.1. Оценка полей ионизирующих и электромагнитных излучений, воздействующих на ЭКБ 23
1.1.1. Энерговыделение ионизирующих излучений и основные радиационные эффекты 23
1.1.2. Поля электромагнитных излучений 27
1.1.3. Параметры ОИН, наводимые ЭМИ на выводах ГШ и ЭКБ 29
1.2. Структура системы расчетно-экспериментального моделирования радиационных эффектов при воздействии радиационных и электромагнитных излучений 32
1.2.1. Иерархия уровней модельного описания 32
1.2.2. Экспериментальные методы моделирования радиационных воздействий на ГШ и ЭКБ 37
1.3. Особенности расчетного моделирования с учетом радиационных воздействий на ГШ и ЭКБ на различных уровнях модельного описания 41
1.3.1. Физико-топологический уровень 42
1.3.2. Электрический уровень 45
1.3.3. Функционально-логический уровень 48
1.4. Специфика радиационного поведения цифровых ЭКБ и сравнительная оценка основных характеристик 50
1.5. Показатели работоспособности цифровых ЭКБ в условиях возникновения радиационных эффектов различных классов 57
1.6. Использование многоуровневого подхода для оценки показателей-стойкости ЭКБ на стадии разработке и производства 58
1.7. Краткие выводы и постановка задач 67
Глава 2. Функционально-логическое моделирование качества функционирования современной цифровой ЭКБ при воздействии радиационных и электромагнитных излучений 70
2.1. Взаимосвязь вероятностных и порядковых моделей при моделировании радиационного поведения ЭКБ на функционально-логическом уровне описания 71
2.1.1. Топология моделирующих сред и уровней модельного описания 72
2.1.2. Структура порядковых моделей цифровых ЭКБ при радиационном воздействии. Метод модельных траекторий 75
2.1.3. Алгебраическая модель описания радиационного поведения ЭКБ на функционально-логическом уровне 79
2.2. Автомат Брауэра 83
2.2.1. Автомат Брауэра комбинационных цифровых устройств 84
2.2.2. Последовательностный автомат Брауэра 88
2.2.3. Особенности прогнозирования радиационного поведения ЭКБ табличным методом 90
2.2.4. Особенности прогнозирования радиационного поведения ЭКБ схем-но-логическим методом 91
2.3. Особенности прогнозирования радиационного поведения ЭКБ методом скалярных индексов сравнения 93
2.4. Функционально-логическое моделирование микропрограммных устройств в условиях возникновения радиационных и электромагнитных излучений 99
2.5. Краткие выводы 102
Глава 3. Методы моделирования радиационного поведения цифровой ЭКБ на функционально-логическом уровне описания 105
3.1. Система параметров для оценки качества функционирования работоспособности ЭКБ 105
3.2. КФП для базовых логических элементов ЭКБ при различных видах воздействия 107
3.3. Расчет статических КФП логических элементов ЭКБ при стационарном облучении 113
3.4. Расчет КФП «отжига» логических элементов ЭКБ при стационарном облучении 113
3.5. Расчет динамических процессов в асинхронных автоматах с памятью при стационарном облучении 117
3.6. Расчет КФП логических элементов ЭКБ при импульсном облучении 119
3.7. Пример построения КФП КМОП инвертора 121
3.8. Краткие выводы 123
Глава 4. Прогнозирование и обеспечение работоспособности цифровой ЭКБ при воздействии радиационных излучений 125
4.1. Особенности построения функционально-логических моделей логических элементов и узлов ЭКБ при описании радиационных эффектов различных классов 125
4.1.1. Построение функционально-логических моделей логических элементов биполярных ЭКБ в условиях возникновения долговременных изменений статических параметров, обусловленных эффектами смещения 125
4.2. Построение функционально-логических моделей элементов КМОП ЭКБ в условиях возникновения долговременных изменений статических параметров, обусловленных эффектами ионизации 133
4.3. Построение функционально-логических моделей элементов КМОП ЭКБ в условиях возникновения релаксационных процессов заряда после облучения, обусловленных эффектами ионизации 138
4.4. Построение функционально-логических моделей элементов ЭКБ в условиях возникновения переходных ионизационных эффектов 140
4.5. Построение функционально-логических моделей элементов цифровых ЭКБ в условиях возникновения долговременных изменений динамических параметров 143
4.6. Краткие выводы 145
Глава 5. Расчетно-экспериментальное моделирование стойкости цифровой ЭКБ к воздействию электромагнитных излучений современных источников 147
5.1. Методы определения стойкости ЭКБ к воздействию ЭМИ 147
5.1.1. Основные эффекты воздействия ЭМИна ЭКБ 147
5.1.2. Характер повреждения и уровни стойкости ЭКБ к воздействию наводки от ЭМИ 149
5.2. Особенности воздействия ОИН на ПП и ЭКБ современных технологий 155
5.3. Особенности воздействия ЭМИ современных и перспективных источников и оценка возможных наведенных сигналов 159
5.4. Физико-математические модели воздействия ЭМИ на типовые ППиЭКБ 163
5.4.1. Доминирующие механизмы и модели повреждения ПП и ЭКБ
при воздействии одиночных импульсов напряжения 164
5.4.1.1. Первичные эффекты 164
5.4.1.2. Вторичные эффекты 174
5.4.1.3. Подпороговые и скрытые эффекты 181
5.4.2. Параметры и критерии стойкости ПП и ЭКБ к воздействию одиночных импульсов напряжения 182
5.5. Методы моделирования воздействия ЭМИ на 1111 и ЭКБ 185
5.5.1. Моделирование на физико-топологическом уровне 185
5.5.2. Моделирование на электрическом уровне 187
5.5.3. Электротепловая макромодель биполярного транзистора 187
5.5.4. Функционально-логические модели элементов ЭКБ в условиях воздействия электромагнитного излучения 190
5.6. Краткие выводы 195
Глава 6. Методическое обеспечение испытаний и экспериментальные исследования радиационного поведения цифровой ЭКБ 197
6.1. Методическое обеспечение проведения экспериментальных исследований цифровых ЭКБ на основе теоретических и экспериментальных методов моделирования 197
6.2. Расчетно-экспериментальная методика исследований ионизационной реакции и реакции от ЭМИ ЭКБ на функционально-логическом уровне описания 204
6.2.1. Построение функционально-логических моделей 204
6.2.2. Построение критериальных функций принадлежности 206
6.2.3. Функционально-логическая модель автомата Брауэра 207
6.2.4. Информационные функции 208
6.3. Особенности испытаний ЭКБ различных технологий 209
6.3.1. Выбор системы основных доминирующих параметров ЭКБ при воздействии излучения 209
6.3.2. Условия проведения эксперимента 212
6.4. Особенности методик проведения испытаний ЭКБ при воздействии радиационных излучений и одиночных импульсов напряжения 213
6.4.1. Особенности моделирования радиационных эффектов в ЭКБ на функционально-логическом уровне описания при воздействии рентгеновского излучения 215
6.4.2. Особенности лазерного моделирования эффектов воздействия ИИ на ЭКБ на функционально-логическом уровне 218
6.4.3. Особенности контроля электрической прочности функционально сложной ЭКБ к одиночным импульсам напряжения 223
6.4.4. Технические средства для оценки импульсной электрической прочности ЭКБ к воздействию одиночного импульса напряжения 226
6.4.5. Типовая методика проведения испытаний ЭКБ для оценки импульсной электрической прочности к воздествию одиночного импульса напряжения 230
6.5. Результаты испытаний ЭКБ к остаточным радиационным эффектам 232
6.5.1. Результаты испытаний КМОП, n-МОП, КМОП/КНС ЭКБ при воздействии стационарного ИИ 232
6.5.2. Результаты радиационных испытаний ТТЛ, ТТЛШ, И2Л ЭКБ при воздействии ионизирующего и нейтронного излучений 237
6.6. Результаты испытаний ЭКБ при воздействии импульсного радиационного излучения 241
6.6.1. Результаты испытаний КМОП, КМОП/КНС ЭКБ при воздействии импульсного ИИ 241
6.6.2. Результаты радиационных испытаний И2Л, И2Л/ТТЛ, ТТЛШ ЭКБ при воздействии импульсного ИИ 245
6.7. Результаты испытаний КМОП, КМОП/КНС, БиКМОП ЭКБ при воздействии одиночных импульсов напряжения 248
6.8. Краткие выводы 256
Заключение 261
Литература 264
Приложение 1 279
