太空热真空环境舱对低噪声放大器的热真空试验

编辑 | 环仪仪器

人造卫星、空间探测器等航天领域的低噪声放大器，其工作环境复杂，器件往往同时受到热电、真空、辐照、过载荷等多重应力，且器件无法进行及时的更换和维修，设备昂贵并具有重要应用价值，因此对该类产品中使用的低噪声放大器的可靠性要求极高。

为了保障设备要求高可靠、长寿命，有必要在产品投入使用前对产品进行真空热环境模拟的可靠性试验，下面是对低噪声放大器的热真空试验研究。

试验设备：环仪仪器 太空热真空环境舱

辅助设备：金相显微镜、扫描电镜（SEM）、聚焦离子束（FIB）及微光显微镜（EMMI）等

试验设计：

为了研究低噪声放大器在真空热试验的失效机理，选择四通道接收组件一只进行热真空试验，将其中的通道分别编号为接收 -1#、-2#、-3#、-4#。

试验条件：真空度 1.0× 10^-4 Pa，设置四个温度范围分别为（-55~85）℃/100℃/125℃/150℃，加电，各 5.5 个循环，每循环 24 h。试验前后测试各通道增益和噪声参数。

试验结果：

热真空试验，前后用探针对组件中的低噪声放大器开展微波参数（ NF 和 Gain）测试，测试发现组件中1#、2#、3#、4# 号低噪声放大器的微波参数均不同程度退化失效，测试结果如表 1~ 表 2 所示。

表1接收-1#、接收-2#、接收-3#、接收-4#增益测试结果

表2接收-1#、接收-2#、接收-3#、接收-4#噪声测试结果

由表 1~ 表 2 得出，组件中的低噪放在（-55~85）℃、（-55~100）℃、（-55~125）℃ 试验条件下均未发生参数超差或失效，各参数与试验前差别不大；然而，在（-55~150） ℃条件下，器件直接发生失效。

失效分析：

通过外貌分析、EMMI 与 FIB 分析得出，低噪声放大器内的无源元件（电容、电感和电阻）、互联结构（传输线、空气桥和通孔）均未见明显异常，损伤部位均位于有源区，失效模式为栅金属下方的半导体材料熔融烧毁。

具体表现有：

①栅条损伤形貌有熔融、鼓包、变形，出现烧蚀坑，甚至分层等，具体见下图所示；

②熔融烧毁位置位于 S 极一侧；

③熔融烧毁位置位于 D 极一侧；

④ S极和 D 极侧均有烧毁熔融；

⑤去除钝化层和栅极金属化层后，栅条部位出现新的异常坑。

试验结论：

通关对某组件低噪声放大器的热真空试验后，内部无源元件（电容、电感和电阻）、互联结构（传输线、空气桥和通孔）均未见明显异常，损伤部位均位于有源区栅条部位。

以上就是低噪声放大器的试验研究，如有试验疑问，可以访问“东莞环仪仪器”官网，咨询相关技术人员。