Выполненные ранее многочисленные исследования подтвердили высокую уязвимость микроэлектроники к высокочастотным импульсным воздействиям, которая возрастает по мере миниатюризации элементов. Эта уязвимость проявляется в виде сбоев или отказов элементов и устройств. Характер этих явлений недостаточно отражен в литературе в основном из‑за быстрой смены поколений микроэлектроники с целью их миниатюризации. Целью статьи является анализ и классификация указанных явлений применительно к различным типам элементов микроэлектроники по отношению к воздействиям ЭМИ- и СШП-импульсов.
Микроэлектроника в составе РЗА и РЭА особенно уязвима к влиянию сверхширокополосного импульса (СШП) и электромагнитного импульса (ЭМИ) ядерного взрыва (ЯВ). Наибольшая энергия воздействий оценивается в диапазоне СШП свыше 1ГГц, составляющая Е1 ЭМИ ЯВ ниже 1 ГГц, составляющая Е2 ЭМИ ЯВ порядка 1 МГц [1]. В отчете комиссии Конгресса США оценивается воздействие ЭМИ ЯВ на критические части инфраструктуры страны «Влияние уязвимости системы СКАДА (Supervisory Control And Data Acquisition) на критическую инфраструктуру» [2].
Приведенные данные отчета показали, что при длине соединительных кабелей до 60м величина наводимых в них токов может доходить до 700 А, которые на входах персональных компьютеров (ПК) и компьютерных сетей (КС) гарантированно выводят их из строя. Была показана неэффективность многократного дублирования и резервирования оборудования.
В отчете комиссии отмечается, что при воздействии ЭМИ может быть выведена из строя значительная часть микроэлектроники гражданских систем связи и телекоммуникаций, причем системы мобильной связи будут выведены из строя в значительно большей степени, нежели обычные линии связи. Даже слабый уровень ЭМИ приведет к отказу систем мобильной связи на несколько дней, а проводных линий связи — на несколько часов.
Для дискретных электронных компонентов, таких как диоды, транзисторы, конденсаторы, резисторы, нарушения работоспособности в результате ЭМИ обычно необратимы и связаны с разрушением их внутренней структуры под действием высокого импульсного перенапряжения или импульса сверхтока.