EMP对电子电路的影响及其防护415VIP免费

第1页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共6页EMP对电子电路的影响及其防护TheInfluenceofEMPonCircuitsandItsProtection吴淑忠，张振新（西安电子科技大学机电工程学院，西安710071）WuShu-zhong,ZhangZhen-xin(Mechanical-electronicEngineeringInstituteofXidianUniversity,xi’an710071,China)摘要：EMP对电子电路的正常工作构成了严重的威胁，其防护日显重要。本文根据电磁脉冲的特点分析了EMP对电子电路的损伤模式及其危害程度评估，最后给出了相应的防护措施，重点介绍了保护电路的应用，并对实际例子进行了分析。关键词：电磁脉冲；电子电路；损伤；保护电路中图分类号：TN788文献标识码：AAbstract:ThecircuitsareseriousthreatenedbyEMP,anditsprotectionisbecomingmoreandmoreimportant.Thispaperanalyzesthedamagemodesofthecircuitandtheassessmentofdamage,basingonthecharacteristicsofEMP.Finally,somecorrespondingprotectivemeasuresaregiven,theapplicationofprotectioncircuitishighlightedandpracticalexamplesareanalyzedtoo.Keywords:EMP;Circuit;Damage;ProtectionCircuitCLCnumber:TN788Documentcode:A1.引言随着电子技术的发展，很多电子设备和电路的工作频率不断提高，而工作电压却逐渐降低，因而对电磁脉冲（EMP）的敏感性和易损性也不断增加。同时，电子系统中大量采用集成电路，而集成电路对电磁脉冲比较敏感，往往一个较大的电磁脉冲，就会使集成块产生误码、记忆信息丢失甚至电子元器件失效或烧毁。上述情况对电子设备及系统的正常工作构成了很大的威胁。因此，研究电磁脉冲对电子电路的影响及其防护变得十分迫切。本文根据电磁脉冲的特点介绍了EMP对电子电路的损伤模式以及危害程度的评估，给出了防护措施，并对实际应用的保护电路进行了分析。2.电磁脉冲的特点电磁脉冲是短暂瞬变的电磁现象，它以空间辐射的形式传播，是一种十分严重的电磁干扰源。其频谱覆盖范围很宽，可以从甚低频到几百MHz；从波形上看，电磁脉冲具有很高的场强峰值，电场强度可达40kV/m或更高，磁感应强度可达10mT，而且上升时间很快，典型数据为10ns；作用范围很广，可达数百到上千公里。输电线、天线、外露的或是埋设在地下的电缆线、各种屏蔽壳体等被电磁脉冲照射后都会感应产生强大的脉冲射频电流，如果进入设备内部将产生严重的干扰甚至使设备遭到破坏。一般的电磁脉冲只能摧毁没有防护的电路，而核爆炸产生的电磁脉冲能摧毁充分加固的电路。3.EMP对电子电路的影响3.1损伤模式第2页共6页第1页共6页表1电子器件的烧毁门限器件类型能量(焦耳)GaAsMESFET10-1~10-6存储磁芯10-9MMIC7×10-7~5×10-6微波二极管2×10-6~5×10-6VLSI2×10-6~2×10-5双极晶体三极管10-5~10-4CMOSRAM7×10-5~10-4场效应管10-5开关晶体管10-5高增益放大器10-5MSI10-4~6×10-4SSI6×10-4~10-3运算放大器2×10-3~6×10-3编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共6页电子设备一般都安装在屏蔽机箱中，因此电磁脉冲主要通过天线、固定电气连接线和互连电缆将能量耦合到设备的内部。当EMP在输入端产生的电压或电流高达一定程度时，就可导致数字电路输出端逻辑值的改变；出现超宽带短脉冲EMP干扰时，振荡器的输出频率会变高，这样必然引起下级电路的逻辑功能紊乱。此外，单元电路（如放大器）、模拟集成电路在较高场强下会出现饱和，其饱和时间随场强的增加而增加。EMP对电子电路的作用模式可以概括为以下四个方面：(1)热效应电磁脉冲产生的热效应一般是在纳秒或微秒量级完成的，是一种绝热过程。这种效应可以使微电子器件、电磁敏感电路过热或输入保护电阻、金属氧化物半导体（MOS）器件中金属条烧毁，导致电路性能变坏或失效，表1给出了常用电子器件的烧毁门限。(2)干扰和电涌效应电磁脉冲产生的射频干扰对电子电路造成电噪声、电磁干扰，使其产生误动作或功能失效。此外，电磁脉冲引起的瞬态过电压或电涌效应对电子电路还会造成硬损伤，主要表现为半导体器件的短路，开路，PN结击穿，氧化层击穿等现象；还可能形成累积效应，使电...