【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种深层带电效应诱发静电放电对电子器件影响的模拟试验装置和方法，适用于定量研究深层带电效应诱发静电放电对电子器件影响，属于试验领域。
技术介绍
1、卫星充放电效应已成为威胁航天器在轨安全的重要因素。根据充放电效应发生在介质材料中的位置不同，一般分为表面带电效应和深层带电效应。其中深层带电效应是指空间环境中的高能电子穿过航天器屏蔽层而在介质材料内部沉积，当沉积电荷诱发的电场强度超过材料的击穿阈值时产生静电放电(esd)的现象。
2、现有研究表明深层带电效应产生的放电脉冲具有振荡衰减、快上升时间（ns级）、长持续时间（us级）和小电流幅值（10-2a至数a量级）等特点，如附图1所示。虽然放电脉冲的电流幅值较小，但由于深层带电效应通常发生在航天器内部，对电子器件造成的损伤更为直接和严重，因此长期以来一直是国内外航天机构的研究热点。目前研究深层带电效应诱发静电放电对电子器件影响的方式是利用电子加速器产生高能电子以模拟空间辐射环境，并将高能电子辐照介质材料而进行充电，当介质击穿时产生的放电脉冲作用电子器件，该方式最为接近空间真实情况，但由于放电具有很强的随机性，脉冲参数的重复性太差，不利于开展系统的定量研究。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：提供一种深层带电效应诱发静电放电对电子器件影响的试验装置和方法，适用于模拟航天器深层带电效应产生静电放电对电子器件的影响研究。
2、本专利技术的技术解决方案如下：
3、一种测试深层带电效应诱
4、所述rlc电路中电阻r的取值为：
5、r=n×r0 （1）
6、根据深层带电效应诱发静电放电脉冲特征，n的取值范围为5~10，r0为商用esd发生器的放电电阻的阻值。
7、所述电容c用于调整脉冲的振荡衰减时间，rlc电路中的衰减时间τ为：
8、τ=r×c （2）
9、深层带电效应诱发静电放电脉冲的衰减时间为us量级，根据（2）式即可获得电容c的取值。
10、所述电感l用于增加脉冲的振荡特征，rlc电路的振荡周期t为：
11、t=2π（c×l）1/2 （3）
12、当rlc电路的振荡周期需与商用esd发生器产生放电脉冲的周期越接近时，优化后的脉冲波形振荡特性越好。
13、根据上述试验装置的试验方法，包括以下步骤：（1）、将滑动开关调至接地位置，利用商用esd发生器对金属平板进行放电，放电脉冲通过导线导入rlc电路组，通过rlc电路对脉冲波形和幅值进行优化调整，使其满足深层带电效应诱发静电放电脉冲特征要求，并由电流探头和示波器测试，完成脉冲波形验证和电流幅值标定测试；
14、（2）、打开待测电子器件工作电源和输入信号，并对输出信号进行测试，使电子器件处于正常的工作状态；
15、（3）、将滑动开关调至将待测试管脚之一接入电路的位置，将商用esd发生器和rlc电路组合产生的放电脉冲注入器件管脚，并通过调节商用esd发生器控制单元中的充电电压逐渐增加脉冲电流幅值，从而研究静电放电对电子器件的影响规律；
16、若测试中电子器件出现不可恢复的“硬损伤”，则更换电子器件和重复步骤（2）并进入下一管脚的测试。
17、（4）、将滑动开关依次调到将其余待测试管脚接入电路的位置，每个管脚重复步骤（3）中的测试，直至所有管脚完成试验。
18、所述步骤1中rlc电路用于对商用esd发生器产生的放电脉冲进行优化，其中电阻r用于减小脉冲电流幅值。由于esd发生器产生放电脉冲的电流幅值为安培至数十安培量级范围，因此rlc电路中电阻r的取值为：
19、r=n×r0 （1）
20、根据深层带电效应诱发静电放电脉冲特征，n的取值范围为5~10，r0为商用esd发生器的放电电阻的阻值。
21、电容c主要用于调整脉冲的振荡衰减时间，rlc电路中的衰减时间τ为：
22、τ=r×c （2）
23、深层带电效应诱发静电放电脉冲的衰减时间为us量级，根据（2）式即可获得电容c的取值。
24、电感l主要用于增加脉冲的振荡特征，rlc电路的振荡周期t为：
25、t=2π（c×l）1/2 （3）
26、当rlc电路的振荡周期需与商用esd发生器产生放电脉冲的周期越接近时，优化后的脉冲波形振荡特性越好。
27、利用（1）-（3）式即可获得rlc电路的工作参数，从而将商用esd发生器产生的大电流、线性衰减的放电脉冲优化为小电流、振荡衰减的脉冲信号，实现对深层带电效应诱发静电放电脉冲特征的有效模拟。
28、为保证商用esd发生器和rlc电路组合产生的放电脉冲具有较好重复性，esd发生器放电电极应与金属平板表面保持垂直，并采用电流探头和示波器对放电脉冲波形特征进行测试验证，验证测试以单次放电的方式进行，多次测试结果中的电流幅值、上升时间、和持续时间等主要特征参数具有较好重复性后方可进行下一步试验。
29、随着商用esd发生器控制单元中的充电电压的增加，产生的脉冲电流幅值也在增大。因此需要对放电脉冲电流幅值进行标定，即采用电流探头和示波器测试不同充电电压产生的放电脉冲电流幅值，从而获得满足深层带电效应诱发放电脉冲电流幅值要求的充电电压范围及对应关系，以方便下一步试验开展。
30、所述步骤2中考虑到不同电子器件工作状态差异较大，试验中应选择能够表征被测器件工作状态的主要参数，且试验中应监测被测器件的信号的变化。
31、所述步骤3中出现“硬损伤”的判据为：当放电脉冲注入电子器件管脚时，若被测器件输出信号出现异常，且器件断电重启后异常信号仍不可恢复正常，即可认为电子器件发生“硬损伤”现象。
32、同时，由于深层带电效应产生的放电脉冲电流幅值一般为10-2a至数a量级，因此试验中通过调节商用esd发生器控制单元中的充电电压逐渐增加脉冲电流幅值时，需采用电流探头和示波器实时监测放电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种测试深层带电效应诱发静电放电对电子器件影响的试验装置，其特征在于，包括商用ESD发生器控制单元和RLC电路，商用ESD发生器控制单元的放电电极电连接一金属平板，ESD发生器放电电极应与金属平板表面保持垂直；所述RLC电路由电阻R、电感L、电容C依次串联构成，所述金属平板同时与RLC电路中电感L和电容C的接点连接，RLC电路中电阻R和电容C的接点通过一导线连接到一滑动开关，滑动开关连接待测试器件的不同管脚，所述导线置于示波器的电流探头中，由示波器测试放电脉冲波形。
2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述RLC电路中电阻R的取值为：
3.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述RLC电路的振荡周期与商用ESD发生器产生放电脉冲的周期相等或接近。
4.根据权利要求1-3任一所述试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的试验方法，其特征在于，所述步骤1中RLC电路用于对商用ESD发生器产生的放电脉冲进行优化，其中电阻R用于减小脉冲电流幅值；由于ESD发生器产生放电脉冲的电流幅值为安培至
6.根据权利要求4所述的试验方法，其特征在于，所述步骤2中考虑到不同电子器件工作状态差异较大，试验中应选择能够表征被测器件工作状态的主要参数，且试验中应监测被测器件的信号的变化。
7.根据权利要求4所述的试验方法，其特征在于，所述步骤3中出现“硬损伤”的判据为：当放电脉冲注入电子器件管脚时，若被测器件输出信号出现异常，且器件断电重启后异常信号仍不可恢复正常，即可认为电子器件发生“硬损伤”现象。
8.根据权利要求4所述的试验方法，其特征在于，试验中通过调节商用ESD发生器控制单元中的充电电压逐渐增加脉冲电流幅值时，需采用电流探头和示波器实时监测放电脉冲的波形和电流幅值，当电流幅值增加到10A时仍未出现“硬损伤”现象时，即可进入下一步骤试验测试。
9.根据权利要求4所述的试验方法，其特征在于，所述待测试管脚选择以下三种：信号输入管脚，信号输出管脚、工作电源管脚。
...【技术特征摘要】
1.一种测试深层带电效应诱发静电放电对电子器件影响的试验装置，其特征在于，包括商用esd发生器控制单元和rlc电路，商用esd发生器控制单元的放电电极电连接一金属平板，esd发生器放电电极应与金属平板表面保持垂直；所述rlc电路由电阻r、电感l、电容c依次串联构成，所述金属平板同时与rlc电路中电感l和电容c的接点连接，rlc电路中电阻r和电容c的接点通过一导线连接到一滑动开关，滑动开关连接待测试器件的不同管脚，所述导线置于示波器的电流探头中，由示波器测试放电脉冲波形。
2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述rlc电路中电阻r的取值为：
3.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述rlc电路的振荡周期与商用esd发生器产生放电脉冲的周期相等或接近。
4.根据权利要求1-3任一所述试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的试验方法，其特征在于，所述步骤1中rlc电路用于对商用esd发生器产生的放电脉冲进行优化，其中电阻r用于减...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈益峰，王金晓，谭文军，蔡锟，王鑫，栗玮，胡广勇，
申请(专利权)人：许昌学院，
类型：发明
国别省市：
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