Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ принципов функционирования, конструкций и технологий изготовления шунтирующих и блокирующих диодов СБ КА и их физико технологические и конструктивные ограничения (обзор литературы) 10
1.1 Анализ принципов функционирования, характеристик СБ КА и шунтирующих и блокирующих диодов в их составе 10
1.2 Анализ конструкций типовых шунтирующих и блокирующих диодов СБКА 13
1.3 Анализ технологий изготовления типовых дискретных шунтирующих и блокирующих диодов СБ КА 19
1.4 Физико-технологические и конструктивные ограничения при оптимизации шунтирующих и блокирующих диодов СБ КА (постановка задачи) 26
Выводы по главе 1 28
Глава 2. Моделирование конструкций шунтирующих и блокирующих диодов СБКА 30
2.1 Разработка моделей конструкций шунтирующих и блокирующих диодов СБ КА 30
2.2 Моделирование конструкций диодов в САПР ANSYS 32
Выводы по главе 2 41
Глава 3. Разработка конструкций и технологий шунтирующих и блокирующих диодов СБ КА и исследование их характеристик 42
3.1 Разработка конструкций и технологий шунтирующих и блокирующих диодов СБ КА 42
3.2 Исследование систем металлизации шунтирующих и блокирующих диодов СБ КА, полученных при варьируемых режимах формирования з
3.2.1 Объекты исследования 51
3.2.1.1 Объекты исследования адгезионной прочности систем металлизации шунтирующих и блокирующих диодов СБ КА 51
3.2.1.2 Объекты исследования внутренних напряжений в системе металлизации шунтирующих и блокирующих диодов СБ КА 53
3.2.1.3 Объекты исследования межфазных границ раздела металл-кремний шунтирующих и блокирующих диодов СБ КА 55
3.2.2 Методы исследования 56
3.2.2.1 Методы исследования адгезионной прочности систем металлизации шунтирующих и блокирующих диодов СБ КА 56
3.2.2.2 Методы исследования внутренних напряжений в системе металлизации шунтирующих и блокирующих диодов СБ КА 58
3.2.2.3 Методы исследования межфазных границ раздела металл-кремний шунтирующих и блокирующих диодов СБ КА 61
3.2.3 Результаты исследования 63
3.2.3.1 Результаты исследования адгезионной прочности систем металлизации шунтирующих и блокирующих диодов СБ КА 63
3.2.3.2 Результаты исследования внутренних напряжений в системе металлизации шунтирующих и блокирующих диодов СБ КА 65
3.2.3.3 Результаты исследования межфазных границ раздела металл-кремний шунтирующих и блокирующих диодов СБ КА 71
3.3 Оптимизация конструкций и технологий изготовления шунтирующих и блокирующих диодов СБ КА 80
Выводы по главе 3 84
Глава 4. Использование результатов работы 86
4.1 Высокопрочные шунтирующие и блокирующие диоды в СБ КА и их характеристики 86
4.2 Испытания шунтирующих и блокирующих диодов СБ КА и СБКА с разработанными диодами 89
4.2.1 Объекты испытаний 89
4.2.1.1 Объекты испытаний устойчивости к термоциклам шунтирующих диодов СБ КА 89
4.2.1.2 Объекты испытаний на безотказность шунтирующих диодов СБКА 89
4.2.1.3 Объекты испытаний СБ КА с разработанными шунтирующими и блокирующими диодами 90
4.2.2 Методы испытаний 90
4.2.2.1 Разработка метода испытания устойчивости к термоциклам шунтирующих и блокирующих диодов СБ КА 90
4.2.2.2 Методы испытаний на безотказность шунтирующих диодов СБКА 95
4.2.2.3 Методы испытаний СБ КА с разработанными шунтирующими и блокирующими диодами 96
4.2.3 Результаты испытаний 98
4.2.3.1 Результаты испытаний устойчивости к термоциклам шунтирующих диодов СБ КА 98
4.2.3.2 Результаты испытаний на безотказность шунтирующих диодов СБКА 99
4.2.3.3 Результаты испытаний СБ КА с разработанными шунтирующими и блокирующими диодами 100
Выводы по главе 4 101
Выводы по работе 104
Список литературы 106
Список работ автора
- Анализ конструкций типовых шунтирующих и блокирующих диодов СБКА
- Моделирование конструкций диодов в САПР ANSYS
- Объекты исследования адгезионной прочности систем металлизации шунтирующих и блокирующих диодов СБ КА
- Разработка метода испытания устойчивости к термоциклам шунтирующих и блокирующих диодов СБ КА
Анализ конструкций типовых шунтирующих и блокирующих диодов СБКА
Важнейшими критериями при выборе шунтирующих диодов являются их размеры и возможность компоновки с ФП. В практике проблема установки шунтирующих диодов состоит в размещении их в непосредственной близости от ФП [1]. Использование обычных выпрямителей в качестве шунтирующих диодов может привести к снижению плотности упаковки ФП, потому что обычные диоды и их выводы занимают значительную часть пространства.
Для защиты ФП и обеспечения требуемой плотности упаковки шунтирующие диоды располагают либо сбоку ФП [8], либо интегрируют в ФП [9]. Для кремниевых ФП в настоящее время разработано несколько вариантов шунтирующих диодов. В основном это дискретные приборы, которые посредством металлических выводов соединяются с ФП. Шунтирующий диод может быть расположен на лицевой поверхности ФП, на тыльной стороне, в специально созданном углублении, или на несущей конструкции между ФП. Все эти варианты не лишены недостатков. Расположение шунтирующего диода на лицевой поверхности ФП приводит к уменьшению рабочей площади ФП и, следовательно, производительности ФП. Расположение на тыльной стороне ФП приводит к увеличению высоты в сборе. При этом такой вариант конструкции уменьшает срок службы ФП [7].
В качестве подложки для ФП возможно использовать широкий спектр материалов, например: n-Si, p-Si, n-Ge, p-Ge, n-GaAs, p-GaAs и т.д. Существуют различные конструкции ФП, шунтирующих диодов и способы соединения их. В последнее время находят применение новые материалы ФП на основе соединений А3В5 с гетеропереходами, которые имеют значительно больший КПД по сравнению с кремниевыми ФП, но их стоимость значительно больше. Для ФП на основе А3В5 появились принципиально новые шунтирующие диоды 14
интегральные. Такие диоды входят в структуру самого ФП. Они упрощают контактное соединение, облегчают сборку. Однако выше по стоимостным характеристикам и не выигрывают по надежности. А надежность - это основное качество диода для СБ КА. К диодам предъявляются жесткие требования по устойчивости к термоциклам и радиационным воздействиям, а также по долговечности. Во-первых, нижний предел рабочей температуры диодов СБ КА должен составлять 103 К, во-вторых, они должны выдерживать тысячи термоциклов в диапазоне от 103 К до 373 К. Кроме того, в силу конструктивных требований это должен быть бескорпусной прибор, работающий в открытом космосе. Каждый ФП на основе А3В5 защищается диодом, расположенным с преобразователем в одной плоскости, причем диод имеет такую же толщину, как и ФП. Обычно в ФП выполнены по углам срезы, в которых размещается шунтирующий диод треугольной формы [10 - 12]. ФП на основе А3В5 на подложке из германия имеют толщину 150 - 180 мкм, и шунтирующий диод должен быть расположен в одной плоскости с ними так, чтобы они были закрыты едиными защитными стеклами [6].
Дискретные шунтирующие диоды для ФП на основе А3В5 должны быть меньше в сборе по высоте в сравнении с диодами для кремниевых ФП. Для уменьшения высоты ФП не оптимальным становится размещение шунтирующих диодов на лицевой или тыльной стороне.
В итоге шунтирующие диоды по конструкции и способу монтажа можно разделить на два класса: шунтирующие диоды, интегрированные в ФП и дискретные шунтирующие диоды, установленные непосредственно с ФП. Ниже рассмотрим различные конструктивные варианты, их характеристики и различия между этими классами. Диоды, интегрированные в ФП.
На данный момент существует множество вариантов конструкций интегральных диодов для СБ. Их условно можно разделить по способу расположения и изготовления: на тыльной и на лицевой стороне ФП. Рассмотрим диоды, выполненные на тыльной стороне ФП. Данные конструкции предусматривают специальные углубления в ФП [9]. Исходя из [9] шунтирующий диод формируется в процессе производства ФП методом диффузии, после чего привариваются или припаиваются коммутирующие шины. Преимущества данного технического решения: шунтирующий диод получают с помощью диффузии на тыльной стороне ФП; полезная фотоэлектрическая площадь солнечного элемента не уменьшается за счет площади шунтирующего диода; соседние ФП и шунтирующий диод соединяются одним электрическим проводником. Недостатками данной конструкции являются: уменьшение полезной площади ФП за счёт установки в объёме ФП шунтирующего диода, высокие внутренние механические напряжения в структуре, создание областей с высокой концентрацией носителей заряда, низкая прочность конструкции за счёт структурных напряжений, высокая вероятность замыкания электрическим контактом области соседнего ФП.
Рассмотрим диоды, интегрированные на лицевой (рабочей) стороне ФП. Схематически, такие конструкции представляют собой ФП, где в определённом месте на поверхности выполнены интегральные диоды [13]. Исходя из [13] подложкой для изготовления ФП является германий n-типа проводимости. Шунтирующий диод выращивается на части ФП эпитаксией. Шунтирующий диод формируется из GaAs n-типа и р-типа, однако также возможно использовать менее широкозонные материалы, такие как Ge или InGaAs. Слой диода из GaAs р-типа электрически соединен с подложкой проводящей скобой. Так же возможны различные способы разводки интегральных диодов на ФП [14-16]. Преимущества конструкции ФП с интегрированным диодом на лицевой стороне ФП: конструкция ФП минимизирует потребности в дополнительной разводке и металлизации, а также уменьшает вес и вероятность отказов устройств ФП. Недостатками известного технического решения являются: установка шунтирующего диода на поверхности ФП приводит к уменьшению рабочей площади ФП, сложность изготовления, большое количество взаимосвязанных и взаимовлияющих операций, которые приводят к уменьшению выхода годной продукции и, соответственно, к увеличению цены. Сильнолегированные области образуют зоны с повышенными механическими напряжениями, в результате чего конструкциям характерны низкая прочность, надёжность и малый САС.
Моделирование конструкций диодов в САПР ANSYS
В качестве условия деформации моделей диодов использовались построенные модели изменения температуры окружающей среды, выбранные необходимостью обеспечения стойкости к термоциклированию диодов СБ КА в температурном диапазоне 93 - 423 К с минимальным временем перехода от верхнего до нижнего значения температуры и обратно. Поэтому построены две модели изменения температуры окружающего пространства, заключающиеся в проведении 5 термоциклов в температурном диапазоне 93 - 423 К, причём время перехода составляло в первой модели 30 ± 0,5 с (что соответствует скорости изменения температуры космического аппарата [52]), во второй 120 ± 0,5 с, выдержка моделей в крайних температурах составляла 120 ± 0,5 с.
В результате получены реакции моделей шунтирующих и блокирующих диодов СБ КА на изменения температуры окружающей среды. После чего произведено моделирование напряжённо-деформированного состояния моделей шунтирующих и блокирующих диодов на основе ранее полученных моделей изменения температуры окружающей среды. В результате получены термодеформации моделей шунтирующих диодов (рисунки 11, 12).
Термо деформации моделей конструкции шунтирующих диодов: а) термоциклограмма; б) - термодеформации модели конструкции диода с коммутирующими шинами на основе молибдена; в) - термодеформации модели конструкции диода с коммутирующими из серебра На рисунке 11 представлены термодеформации моделей конструкций шунтирующих диодов со скоростью изменения температуры приблизительно 10 К/с. Так же проведено моделирование конструкций шунтирующих диодов со скоростью изменения температуры приблизительно 30 К/с (рисунок 12).
Термодеформации моделей конструкций шунтирующих диодов: а) термоциклограмма; б) - термодеформации модели конструкции диода с коммутирующими шинами на основе молибдена; в) - термодеформации модели конструкции диода с коммутирующими из серебра
Определено, что наибольшей устойчивостью к термоциклированию обладают конструкции шунтирующих диодов с многослойными коммутирующими шинами на основе молибдена. Выявлено, что оптимальными толщинами многослойных шин на основе молибдена шунтирующих диодов являются толщины диапазона 16 - 35 мкм, причём толщины молибдена варьируются в диапазоне 10 - 29 мкм. В связи с требованиями минимизации установочных размеров шунтирующих диодов в СБ КА выбрана толщина многослойной шины 16 ± 0,7 мкм, из которых 10 ± 0,5 мкм составляет молибденовая плёнка с нанесёнными с двух сторон 3 ± 0,2 мкм плёнками серебра. В результате моделирования получены термодеформации моделей блокирующих диодов, полученные на основе моделей изменения температуры окружающей среды (рисунок 13).
В отличие от шунтирующих диодов в блокирующих диодах кристалл диода соединён с коммутирующей шиной через компенсатор методом вакуумной пайки, поэтому влияние разности КТР материалов коммутирующей шины и кристалла диода минимальны. Благодаря методу вакуумной пайки минимизировано влияние жесткости коммутирующих шин, а, следовательно, не происходит разрушение структуры под действием термоударов. Так как на шунтирующие диоды накладываются жёсткие требования по установочной высоте, то не возможна установка компенсаторов. Определено, что модели конструкций блокирующих диодов как с коммутирующими шинами на основе молибдена, так и с серебряными шинами имеют схожий порядок деформации и мало зависит от изменения температуры окружающей среды. Но максимальный уровень деформаций в моделях блокирующих диодах с коммутирующими шинами на основе молибдена меньше, нежели в конструкциях с серебряными шинами.
Так же получены модели деформаций конструкций шунтирующих диодов под действием изменения температуры окружающей среды. Определено, что модели шунтирующих диодов с серебряными шинами подвержены расслоению (рисунок 14), в то время как на моделях деформаций конструкций с многослойными коммутирующими шинами на основе молибдена отсутствуют отслоения и видны лишь общие деформации конструкции (рисунок 15).
Таким образом, построены модели конструкций шунтирующих и блокирующих диодов с варьируемыми материалами коммутирующих шин и их толщинами. Произведено моделирование напряженно-деформированного состояния моделей диодов под действием моделей изменения температуры окружающей среды. В результате получены термодеформации моделей. Показано, что наибольшей устойчивостью к термоциклированию обладают конструкции шунтирующих диодов с многослойными коммутирующими шинами на основе молибдена. Модели шунтирующих диодов с серебряными шинами подвержены расслоению, в то время как на моделях деформаций конструкций диодов с многослойными коммутирующими шинами на основе молибдена отсутствуют отслоения и видны лишь общие деформации конструкции. Выводы по главе 2
В результате моделирования напряженно-деформированного состояния шунтирующих и блокирующих диодов СБ КА под действием изменения температуры получены графики термодеформаций диодов. Определено, что наибольшей устойчивостью к термоциклированию обладают конструкции диодов с многослойными коммутирующими шинами на основе молибдена с нанесёнными с двух сторон серебряными покрытиями. Определены наиболее оптимальные толщины коммутирующих шин: 6 -15 мкм молибденовой фольги, 3 - 5 мкм двухстороннего серебряного покрытия молибденовой фольги. При данных размерах коммутирующих шин и материалах достигаются оптимальные термомеханические характеристики, непосредственно влияющие на САС СБ КА.
В отличие от шунтирующих диодов в блокирующих диодах СБ КА кристалл диода соединён с коммутирующей шиной через специальный компенсатор методом вакуумной пайки, благодаря чему влияние разности КТР материалов коммутационной шины и кристалла диода минимальны. Поэтому, модели блокирующих диодов как с коммутирующими шинами на основе молибдена, так и с серебряными шинами имеют схожий порядок термодеформаций, но отличаются уровнем максимальной деформации.
Определено, что модели шунтирующих диодов с серебряными шинами подвержены расслоению при изменении температуры окружающей среды, в то время как на моделях диодов с многослойными коммутирующими шинами на основе молибдена отсутствуют отслоения и видны лишь общие деформации конструкции, не критичные к прочности модели.
Определена необходимость экспериментального подтверждения результатов моделирования для последующей оптимизации конструкций и технологий изготовления, в частности коммутирующих шин, с целью обеспечения стойкости конструкций при испытаниях на устойчивость к термоциклам и при испытаниях на безотказность.
Объекты исследования адгезионной прочности систем металлизации шунтирующих и блокирующих диодов СБ КА
Результат профильного анализа типовой группы образцов № 2 Исходя из результатов профильного анализа типовой группы образцов № 1 и № 2 и сопоставления с известными данными профильного анализа [76, 77] было выявлено, что в структурах типовой группы образцов № 2 присутствует тонкий переходный слой фазы дисилицида ванадия VSi2, что подтверждается наличием высоты барьера к кремнию п-типа 0,65 В [78, 79], а в группе образцов № 1 без прогрева переходный слой отсутствует и местами происходило отслоение плёнки металлов V-Ni-Ag от кремния в связи с наличием внутренних механических напряжений в плёнках. Это означает, что тепловое воздействие способствует формированию контактного слоя, обеспечивающего оптимальную адгезию напылённых слоев металлов к кремниевой подложке.
Превалирующий механизм адгезии плёнок V-Ni-Ag до температуры 408 ± 2 К является механизм действия сил Ван-дер-Ваальса. После температуры 408 ± 2 К превалирующим механизмом является химическое взаимодействие между слоями за счет образования бинарного неорганического соединения ванадия и кремния с формулой VSi2 (дисилицид ванадия). Химическая связь дисилицида ванадия относится к металлоподобным (силициды переходных металлов). Металлоподобные силициды характеризуются сочетанием металлической связи между атомами металла с ковалентной связью между атомами Si, а также значительной долей ковалентной связи между атомами металла и Si, возрастающей с уменьшением донорной способности металлов. Прочность химической связи выше, нежели прочность связи за счёт действия сил Ван-дер-Ваальса, что объясняет увеличение адгезионной прочности плёнок металлов V-Ni-Ag к кремнию при дальнейшем увеличении температуры.
В металлической плёнке, нанесённой на кремниевую подложку и отожжёной при низких температурах, первыми образуются силициды, богатые металлом [78]. При соответствующих кинетических условиях образование богатого металлом силицида продолжается, пока не израсходуется весь металл. Температура прогрева подложек 408 ± 2 К, при которой происходит образование тонкого слоя VSi2 значительно ниже, нежели известные температурные режимы 873 - 1273 К [78]. Если кремний содержит малое количество кислорода или не содержит его вовсе, то образуется VSi2. Образовавшись, соединение остаётся стабильным. В результате профильного анализа типовой группы образцов № 2 наличие кислорода не установлено, что доказывает образование именно VSi2.
Исходя из результатов исследований систем металлизации кристаллов шунтирующих и блокирующих диодов СБ КА, полученных при варьируемых режимах формирования, изменена конструкция коммутирующих шин (рисунок 48) и оптимизирована технология изготовления диодов, состоящая из последовательности технологических операций, представленных на рисунке 49.
Изготовление коммутирующих шин включает в себя: подготовку молибденовой фольги (отжиг при температуре 1173 - 1273 К, химическое утонение молибденовой фольги в перекисно-аммиачном травителе состава (0,4 -0,6):(0,4 - 06) до толщины 8-12 мкм, декапирование поверхности, отжиг при температуре 1173 - 1273 К) и металлизацию подготовленной молибденовой фольги методом вакуумного магнетронного напыления с двух сторон слоями ванадия, никеля и серебра при температуре молибденовой фольги 383 - - 403 К с предварительной ионной бомбардировкой. Затем производят отжиг молибденовой фольги с сформированными слоями ванадия, никеля и серебра в вакууме при температуре 573 - 623 К. После производят приварку коммутирующих шин к шунтирующим диодам. Присоединение коммутирующих шин к кристаллам блокирующих диодов осуществляется в несколько этапов: приварка шин к компенсаторам, а затем припайка получившейся конструкции в кристаллам диодов. После чего проводили испытания диодов на термоциклирование и термоудар, осуществляли выходной контроль диодов.
Толщину молибденовой фольги выбирали исходя из наибольшего усилия отрыва приваренных коммутирующих шин к лицевой и обратной сторонам шунтирующего диода после проведения испытаний устойчивости к термоциклам.
Усилие отрыва приваренной коммутирующей шины от шунтирующего диода определяли следующим образом: подготавливали молибденовую фольгу в несколько этапов, состоящих из отжига при температуре 1173 - 1273 К, химического утонения молибденовой фольги в перекисно-аммиачном травителе состава (0,4 - 0,6):(0,4 - 06), декапирование поверхности, повторный отжиг в вакууме при температуре 1173 - 1273 К. Утонение молибденовой фольги производили до следующих толщин: 6 ± 0,1 мкм, 7,5 ±0,1 мкм, 10 ± 0,1 мкм, 13 ± 0,1 мкм. Затем на подготовленную молибденовую фольгу методом вакуумного магнетронного напыления нанесли с двух сторон слои ванадия, никеля и серебра при температуре молибденовой фольги 383 - 403 К с предварительной ионной бомбардировкой. После чего молибденовую фольгу с сформированными слоями ванадия, никеля и серебра отжигали в вакууме при температуре 573 - 623 К и производили вырубку из молибденовой фольги коммутирующих шин. Далее производили контрольную сварку коммутирующих шин к лицевой и тыльной сторонам кристаллов диодов и контроль усилия отрыва коммутирующих шин от кристаллов диодов (рисунок 50).
Затем производили испытания устойчивости к термоциклам по методике, описанной в п. 4.2.2.1 (400 циклов термоударов). После чего производилось измерение электрических характеристик шунтирующих диодов, которое показало незначительное повышение прямого напряжения на фоне неизменных значений
Разработка метода испытания устойчивости к термоциклам шунтирующих и блокирующих диодов СБ КА
Испытания на ударную прочность заключались в проведении воздействий 10 ударов длительностью (1 + 3) мс с величиной ударного ускорения 100g для каждого из трёх взаимоперпендикулярных положений на ударном стенде STT-500.
Испытания на прочность при воздействии линейного ускорения проводились на центрифуге радиальной Ц50\100 при следующих режимах: вдоль плоскости модулей 10g в течение 10 мин; на прижатие модулей 3g в течение 10 мин; на отрыв модулей 3g в течение 10 мин.
Испытания на воздействие пониженного атмосферного давления проводили при давлении в вакуумной камере С1-6713М 1x10" Па в течение двух часов.
Испытания на изменение температуры окружающей среды проводились в климатической камере TBV-1000 и заключались в проведении 50 циклов смены температуры от 223 К до 323 К и обратно с выдержкой в течение 30 минут на каждой температуре. Термовакуумные испытания проводились в вакуумной камере ВК-1,5 объёмом 1,5 м . Климатические условия для термовакуумных испытаний: - температура окружающей среды 103 - 213 К; - скорость нагрева и охлаждения не более 2 К/мин; - давление в камере не более 1,33x10"3 Па. Порядок проведения испытаний: тестовая панель устанавливалась на оснастке в центре камеры ВК-1,5; затем лампы для нагрева панели вывешивались на гибкой подвеске над тестовой панелью на расстоянии 0,5 м от поверхности панели; затем производилась откачка камеры и испытания тестовой панели. Процесс откачки камеры непрерывно контролировался с начала до достижения давления 1,33x10" Па. В процессе достижения вакуума давление в камере кратковременно удерживалось на значении 13,3 Па, затем было понижено до минимума 1,33x10" Па.
Исходя из результатов испытаний устойчивости к термоциклам шунтирующих диодов было определено, что конструкция шунтирующих диодов с коммутирующими шинами на основе молибдена с напылёнными с двух сторон плёнками металлов V-Ni-Ag (типовая группа образцов № 1) выдерживают более 400 термоциклов (термоударов), в то время как конструкция шунтирующих диодов с серебряными коммутирующими шинами (типовая группа образцов № 2) подвержены разрушению уже после 10 термоциклов (термоударов). 4.2.3.2 Результаты испытаний на безотказность шунтирующих диодов СБ КА
Результаты испытаний на безотказность шунтирующих диодов СБ КА представлены в таблице 9. Измерение 10бР осуществлялось при U06P= 100 В.
В результате оба типа образцов прошли испытания на безотказность с характеристиками в пределах нормы 1обр 0,1 мкА. Определено, что конструкции диодов с коммутирующими шинами на основе молибдена с напылёнными с двух сторон плёнками V-Ni-Ag (типовая группа образцов № 1) более стойкие к длительным воздействиям повышенной температуры и менее подвержены деградации электрических характеристик, нежели конструкции диодов с серебряными коммутирующими шинами (типовая группа образцов № 2).
Внешним осмотром, проведённым после комплекса испытаний в ОАО «Научно-производственном предприятии «Квант» (г. Москва), повреждений ФГЧ не обнаружено. Проверка сварных и паяных соединений ФП между собой после испытаний, а также проверка элементов крепления ФП и секций ФП к сетчатой подложке каркасов панели СБ КА, а также проверка работоспособности шунтирующих и блокирующих диодов показала положительный результат испытаний. Результаты измерения электрических характеристик представлены в таблице 10.
Таким образом, панель СБ КА, оснащённая трёхпереходными ФП прошла весь объём испытаний с положительным результатом по прочности и сохранению работоспособности в условиях воздействия внешних факторов. Проведённые испытания панели СБ КА с установленными диодами подтверждают адекватность полученных моделей конструкций и оптимизированных диодов СБ КА, а так же достоверность результатов исследований систем металлизации диодов СБ КА, полученных при варьируемых режимах формирования. Исходя из результатов испытаний следует, что разработанные высокопрочные шунтирующие и блокирующие диоды обеспечивают требуемый САС СБ КА 15 лет.
Произведены испытания устойчивости к термоциклам шунтирующих диодов СБ КА на установке термоциклирования в диапазоне температур 103 - - 373 К. Определено, что конструкция шунтирующих диодов с коммутирующими шинами на основе молибдена с напылёнными с двух сторон плёнками металлов V-Ni-Ag выдерживают более 400 термоударов, в то время как конструкция шунтирующих диодов с серебряными коммутирующими шинами подвержены разрушению уже после 10 термоударов.
Исходя из результатов испытаний на безотказность было выявлено, что конструкции диодов с коммутирующими шинами на основе молибдена с напылёнными с двух сторон плёнками V-Ni-Ag более стойкие к длительным воздействиям повышенной температуры и менее подвержены деградации электрических характеристик, нежели конструкции диодов с серебряными коммутирующими шинами.
Произведены испытания панели СБ КА в ОАО «Научно-производственном предприятии «Квант» (г. Москва), включающие испытания на воздействие повышенной влажности, испытания на прочность при транспортировке, испытания на воздействие синусоидальной вибрации, испытания на ударную прочность, испытания на воздействие линейного ускорения, воздействие изменения температуры среды. В результате комплекса испытаний повреждений панели СБ КА не обнаружено. Проверка сварных и паяных соединений ФП между собой после испытаний, а также проверка элементов крепления базовых модулей (ФП и секций ФП) к сетчатой подложке каркасов панели СБ КА и проверка работоспособности шунтирующих и блокирующих диодов показали положительный результат испытаний.
Полученные экспериментальные данные наглядно подтверждают результаты моделирования напряженно-деформированного состояния шунтирующих и блокирующих диодов СБ КА при идентичных моделях изменения температуры, что подтверждает достоверность моделей диодов. Основные показатели технического уровня высокопрочных шунтирующих и блокирующих диодов СБ КА и аналогов представлены в таблице 11.
