Силовой транзистор 2ПЕ206А9. Источник

Российский производитель микроэлектронике ОАО «Ангстрем» на днях представил новое поколение транзисторов, устойчивых к космической радиации. Так как подобные микросхемы во всём мире выпускает только одна компания, сотрудничество с которой не может быть реализовано в полной мере из-за санкционной политики, то вполне естественно, что заказ на разработку поступил по линии РосКосмоса. Кратко о новинке под катом.

Введение в курс дела


Основными источниками радиации на околоземной орбите являются Солнце и звезды. Например, Солнце обеспечивает постоянный массивный артобстрел спутников и межпланетных станций протонами и электронами, тогда как звезды дополняют излучение ядрами тяжелых элементов. Вблизи Земли радицию частично экранирует магнитное поле планеты, собирая частицы в так называемых радиационных поясах или поясах (пояса Ван Аллена). Именно эти пояса являются самой серьезной проблемой для космических аппаратов, а потому время нахождения в них стараются минимизировать.

Использование в космической аппаратуре стандартных транзисторов и микросхем ограничено эффектом защелкивания, и в отдельных случаях возможно только на низких орбитах. На более высоких орбитах и в дальнем космосе нужны специальные радиационно-стойкие изделия, так как космические аппараты лишены защиты магнитного поля Земли.

Несколько лет назад BarsMonster написал целую статью о защищённой микроэлектроники для военных и космических нужд, где изложил, почему «обычная» микроэлектроника не может летать в космос и почему РФ, как космической державе, необходимо собственное производство коплектующих. В начале 2013 года вышла статья с разбором и описанием чипа 1886ВЕ10, устойчивого к радиационному воздействию, от компании Микрон. При некоторой поддержке Вашего покорного слуги, мы узнали, как выглядят транзисторы с кольцевым затвором и из чего они состоят:


Основной, рабочий слой микроновской микросхемы 1886ВЕ10

Аналогичные обзоры делал в 2013 и 2014 годах пользователь amartology (1 и 2).

Однако, помимо микроэлектроники в ракетах, спутниках и исследовательских зондах используется силовая электроника, которая также нуждается в определённой защите. Коллега tnenergy писал недавно о том, как примеси и неравномерное распределение допанта могут оказаться фатальными для силовой электроники.

Когда нужна своя элементная база


Развал страны Советов в начале 90-х годов, заморозка и закрытие если не большинства, то многих программ освоения комоса (чего только один Буран и исследование Венеры стоят!), сказалось и на отрасли мироэлектроники. Развитие, фактически, остановилось, а наиболее уязвимыми стали узкоспециализированные области, как, например, создание радиационно-стойкой элементной базы.

После ряда инцидентов, российскими властями было принято решение запретить отправлять в космос изделия, ЭКБ (электронной компонентной базы) которых не является стойкой к воздействию ТЗЧ (тяжелым заряженным частицам).

Как отмечается в выпущенном пресс-релизе, РосКосмос и «Ангстрем» начали сотрудничать в 2012 году в рамках налаживания выпуска продукции, которая позволяет создавать аппаратуру для работы в околоземном пространстве, а также в сложных условиях на земле. А уже в 2014 году на свет появились первые две серии защищённых транзиторов 2ПЕ203, 2ПЕ204 с напряжением от 30 до 100В стойких к воздействию ТЗЧ (тяжелых заряженных частиц) с энергией не менее 60 МэВ·см2/мг. Вчера же были представлено второе поколение:
— 2ПЕ206А9 с сопротивлением не более 50 мОм и максимальным напряжением 140 В при воздействии ТЗЧ (тяжелых заряженных частиц) с энергией не менее 60 МэВ·см2/мг,
— 2ПЕ207А9 с сопротивлением не более 200 мОм и максимальным напряжением 200 В при воздействии ТЗЧ (тяжелых заряженных частиц) с энергией не менее 60 МэВ·см2/мг.

По словам руководителя отдела по разработке силовой электроники «Ангстрем» Татьяна Крицкая: «Эти транзисторы должны заменить иностранные аналоги. Таким образом мы получим независимость отечественной космической программы от зарубежных производителей. А в скором времени мы должны закончить разработку еще более совершенных изделий, стойких к ТЗЧ транзисторов 3-го и 4-го поколений, которые будут превосходить импортные и потеснят их на международном рынке».

Представленные транзисторы обладают малым зарядом затвора и низким сопротивлением сток-исток в открытом состоянии, что позволит увеличить КПД бортовых источников питания. Плюс ко всему, разработка позволит повысить качество обработки информации, передаваемой с различных спутников на землю.

Новость безусловно положительная, и как в этой связи не вспомнить презентацию ядерной энергодвигательной установки от РосКосмоса?!

PS: О замеченных неточностях и ошибках просьба сообщать в ЛС.

UPD: Не совсем понял, почему райтеры Ангстрема считают аналогичную продукцию «выпускает только одна компания», их на самом деле несколько (rad-hard transistor): ST, Aeroflex, Infineon, SemiCoa.

Иногда кратко, а иногда не очень о новостях науки и технологий можно почитать на моём Телеграм-канале — милости просим;)