Применение полупроводниковых индикаторов (стр. 3 )

Механические воздействия

Вибрационные нагрузки:

диапазон частот, Гц............................................................. 1 — 5000,

ускорение g .......................................................................... 40, 10 — 20

Многократные ударные нагрузки с ускорением д................... 75-150

Одиночные удары с ускорением я............................................. 1500

Постоянное ускорение g............................................................. 500

Акустические шумы в диапазоне 50 — 10000 Гц с уровнем

звука, дБ ....................................................................................... 160, 170

Климатические воздействия

Повышенная температура окружающей среды, ° С................. 70, 85

Пониженная температура окружающей среды, ° С.................. — 60

Смена температур, °С................................................................. — 60, 4-70, 4-85

Повышенная влажность, % ........................................................ 98 (при 35° С)

Пониженное атмосферное давление, Па (мм. рт. ст.) .............. 6,66 (5)

Повышенное давление. Па (атм.) .............................................. 3

При всех видах указанных воздействий параметры приборов практически не изменяются (за исключением температуры). На рис. 1.8 — 1.10 приведены характер изменения Iс бIv, и Unp от различных воздействующих факторов.

Рис. 1.8. Характер изменения параметров:

а — силы света; б — прямого напряжения; в — неравномерности силы света до ( — ) и после (—) воздействия одиночного удара с ускорением 1500 g для индикаторов ЗЛС366А-5

Рис. 1.9. Значение силы света для индикатора ЗЛ341В:

1 — до испытаний; 2 — после испытаний на тепло­устойчивость; 3 — после испытаний на холодоустой­чивость; О, Д. П — минимальное, среднее и макси­мальное значения

Рис. 1.10. Значение силы света для ЗЛ341Е: 1 — до испытаний; 2 — - после (испытаний) пониженного дав­ления; 3 — после повышенного давления; 4 — после одиночного удара; 5 — после постоянного ускорения; 6 — после вибро­прочности; 7 — после виброустоичивости; 8 — после проверки на герметичность; О, Л, П - минимальное, среднее и мак­симальное значения

Из приведенных зависимостей следует, что ППИ отличаются высокой устойчивостью к внешним воздействующим факторам, значения параметров практически не меняются.

1.2.4. Параметры надежности полупроводниковых индикаторов

Последней группой параметров, характеризующих ППИ, являются параметры надежности. Под надежностью полупро­водникового индикатора понимается вероятность того, что задача или группа задач будет успешно выполнена оператором или группой операторов при любом сочетании эргономических па­раметров (внешней освещенности, угла обзора, расстояния на­блюдения и др.) в заданных режимах и условиях эксплуатации в течение заданного времени. Подробно вопросы надежности изложены в [10].

Одним из основных параметров надежности является интен­сивность отказов. Наиболее достоверные результаты по значению интенсивности отказов можно получить при специально прово­димых испытаниях на надежность. В табл. 1.3 приведены значе­ния интенсивности отказов различных видов ППИ, рассчитанные по результатам испытаний, проведенных при Токр ср~25° С.

Интенсивность отказов ППИ находится на уровне современ­ных ИМС.

Таблица 1..3. Интенсивность отказов ППИ

Вид индикатора	Режим испыта­ний Iпр, мА	Объем испыта­ний, млн. приборо-часов,	Количество отказов	Интенсивность отказов л X 10 , 1/ч
Единичный	10	3.75	3	0,8
Шкальный	10	1 ,025	0	0,6
Цифровой	20	3,94	2	0,5
Букветш - циф­ровой	10	0.46	о	1,5

Высокую надежность ППИ подтверждают результатами испытаний на ресурс, некоторые данные о котором приведены в табл. 1.4.

Существенным фактором, который необходимо учитывать при проектировании устройств и систем отображения информации, являются степень и характер деградации светотехнических пара­метров и процессе длительной эксплуатации ППИ. Теоретически, как и у других видов полупроводниковых приборов, деградация параметров у ППИ идет медленно, в основном за счет диффу­зии легирующих примесей.

Таблица 1.4. Результаты испытаний на ресурс

Тип ППИ	Количество испытанных приборов	Наработка, ч	Количество и вид отказа	л х10-6
ЗЛС321А	170	80 000		0,05
ЗЛС324А	80	75 000	1 обрыв,	0,17
			1 — бIv.> N
ЗЛС338А	50	50000	1 — 6Iv> N	0,27
ЗЛС339А	50	65000	1 обрыв	0,3
ЗЛС340А	40	65 000	1 обрыв	0,4
ЗЛС343-5	10	50000	1 обрыв	2,0
ЗЛС348А	50	60000	2 обрыва	0,7
ЗЛС358А	20	35 000	__	1,0
133ПП4	30	50000	__	0,46
514ПР1	10	50000	__	1,4
ЗЛ102	20	77 000	1 — бIv> N	0,65
514ИД1	20	42500	—	0,8

Все показатели надежности рассчитаны по полным отказам.

На практике при создании того или иного прибора с при­менением ППИ разработчика интересует, в какой степени будут изменяться светотехнические параметры в процессе эксплуата­ции. В настоящее время принято оговаривать в технической документации на ПИИ изменение силы света, равное 50% сда­точной нормы. Это обусловлено возможностями оператора уло­вить изменение силы света работающего индикатора. На прак­тике, по имеющимся экспериментальным материалам, изменение силы света в течение длительной эксплуатации значительно меньше.

Подробно вопросы деградации светотехнических и электри­ческих параметров ППИ рассмотрены в [7, 10, 11].

1.3. ВЫБОР РЕЖИМА РАБОТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИНДИКАТОРОВ

Выбор оптимального режима работы ППИ является одной из важнейших задач при проектировании индикаторных уст­ройств. Режим работы ППИ должен быть таким, чтобы обес­печивал требуемые светотехнические параметры для данного ППИ, обеспечивал необходимую надежность, долговечность и допустимую деградацию параметров. Максимально допустимые режимы работы индикатора устанавливались постепенно, исходя из теоретических исследований и большого экспериментального материала, полученного при проведении испытаний на надеж­ность как самих индикаторов, так и других видов полупровод­никовых приборов и ИМС [2, 3, 7].

Поскольку все параметры ППИ связаны между собой, то применение ППИ одновременно в нескольких предельных элект­рических и эксплуатационных режимах недопустимо, так как при работе в таком режиме не будет обеспечена требуемая надеж­ность. Нельзя работать одновременно, например, при максималь­ной рассеиваемой мощности и максимальной температуре окру-

жающей среды. В частности, при работе на максимальной мощ­ности необходимо снижать температуру. Основным фактором, влияющим на надежность работы индикатора, является темпера­тура р-n перехода, которая определяется по формуле

TП = T0 + ДT,

где T0 — температура окружающей среды; ДТ — приращение температуры за счет протекающего через переход тока,

ДT — Pср Rт = IпрUпрRт;