SCB火工品的研究与发展

文章评述了半导体桥火工品问世以来的研究成果与发展趋势。主要内容有半导体桥作用机理、半导体桥的结构与封装、半导体桥火工品的特点、半导体桥火工品的应用、半导体桥火工品的研究和发展趋势。

不同贮存环境下SCB电极塞的失效机理

为获取半导体桥(SCB)火工品在长贮过程中的失效模式和失效机理,用加速寿命试验、电阻试验和扫描电镜试验,研究了某不镀金SCB电极塞在不同环境下贮存前后的电阻和形貌变化。结果表明,单一温度(71℃)应力未导致SCB电极塞腐蚀和电阻增大。温湿度(80℃,RH=95%)应力导致SCB电极塞脚线的缓慢腐蚀和电阻的轻微增大。在温湿度(80℃,RH=95%)应力下,粘有盐水的SCB电极塞贮存后焊点出现严重腐蚀现象。得出了氯离子加速SCB电极塞的腐蚀,且焊点的腐蚀程度可用SCB电极塞阻值大小来判断的结论,即SCB电极塞的阻值越大,焊点的腐蚀程度越深。

降低药剂SCB点火能量的研究进展

半导体桥(SCB)点火技术研究中,点火能量的降低是一个重要的研究部分。影响SCB点火能量的因素很多,本文主要从SCB结构、SCB药剂点火机理、药剂装药等几个方面分析总结了降低药剂SCB点火能量的方法。认为,从以下几个方面可以有效地降低SCB点火能量:(1)小截面SCB(23μm(L)×67μm(W)×2μm(t));(2)斯蒂芬酸铅(LTNR)作为SCB点火药剂;(3)药剂粒度在5μm以下;(4)压药压力不小于30 MPa;(5)掺加微米级的Zr粉;(6)选用导电导热差的G10管壳装药。

压敏电阻用于SCB火工品静电安全性研究

为了提高半导体桥(SCB)火工品的静电安全性,利用贴片式压敏电阻优良的钳位电压能力对SCB火工品进行静电加固。恒流激励下发火试验结果显示,080C型压敏电阻对SCB火工品发火时间和爆发时间无显著影响;静电国军标条件下,SCB火工品均未发火,在静电美军标下全发火;080C型压敏电阻防护后,SCB火工品在美军标条件下均未发火,静电安全性得到了显著提高。因此,在不影响SCB火工品正常发火性能条件下,080C型压敏电阻能够显著提高SCB火工品的抗静电能力。

基于金属-绝缘体相变材料的高钝感集成半导体桥芯片设计

为了提高半导体桥(SCB)火工品的安全性与可靠性,通过片上集成方式,在SCB两端并联金属-绝缘体相变材料VO_(2)对其进行分流防护。提出蛇形设计方法来降低VO_(2)薄膜在金属态的电阻值,使其与SCB阻值相匹配,测试了不同长宽比的VO_(2)薄膜及相应的集成芯片在室温(25℃)至100℃范围内的电阻曲线,并对集成芯片及单独SCB在1A1W5min和1.5A2.25W5min安流试验中的传热过程进行了仿真。结果表明:蛇形设计可以有效降低VO_(2)薄膜电阻,其阻值与蛇形长宽比(Ws/L)成反比;VO_(2)薄膜能够对SCB起到一定的分流防护作用;集成芯片尺寸对安流试验热传导过程的平衡温度有一定影响;能够通过1.5 A安流试验的最大VO_(2)阻值为5Ω,这是下一步的设计目标。

火工品用复合半导体桥技术的研究与发展

具有低发火能量、高瞬发度、高安全性以及比多晶硅半导体桥更高的能量输出优异性能的复合半导体桥(SCB)点火起爆装置(EED),是一类采用现代微电子工艺,由反应材料与半导体桥相结合的新型点火产品。从理论、结构、性能不同角度,综述了复合半导体桥EED的研究进展与优缺点。为增大SCB点火性能提供可行的依据和参考,对比分析了多层复合膜点火桥的结构特点、反应材料、发火条件、输出性能。认为多层复合SCB是多晶硅半导体桥的理想改进产品,具有更广泛的应用范围和前景。

半导体桥起爆炸药的实验研究

介绍了用电爆炸半导体桥起爆炸药的实验 :被起爆装药是重结晶泰安 ,装药尺寸5 6mm× 14mm ,密度 1 0～ 1 3g/cm3;装药壳体是直径 6.2mm的紫铜管 ,壁厚 0 .3mm ;采用快速放电的电容器放电装置 (CDU)作为半导体桥起爆炸药的能源。用这种新型半导体桥雷管起爆密度1 0g/cm3的泰安装药所需能量为 2 90mJ,雷管的外观尺寸是6 2mm× 2 0mm ,作用时间t =3 2 7μs,初始装药的到爆轰距离Δr=6 31mm。这种新型半导体桥雷管能可靠起爆密度为 1 64g/cm3的钝化 (含 5%石蜡 )

半导体桥火工品研究新进展

半导体桥火工品属高新技术火工品 ,因其具有高安全性、高可靠性、高同步性、高工艺一致性、低发火能量以及能与数字逻辑电路组合等一系列优异性能 ,发展十分迅速。本文从理论、结构、封装、测试和改进等方面评介了半导体桥火工品研究的新进展 ,并指出半导体桥 (SCB)火工品是桥丝式火工品的理想换代产品 ,且有更广泛的应用范围和前景 ;今后应在理论基础、生产自动化。

台风作用下超大跨度斜拉桥抖振响应现场实测研究

大跨度桥梁抖振响应的现场实测研究,对桥梁风工程的发展具有重要意义。2008年7月,"凤凰"台风突袭江苏,本文以遭受该台风袭击的世界第一大跨斜拉桥——苏通大桥为工程背景,综合利用现场实测风特性数据和该桥结构健康监测系统(SHMS)中加速度传感器实时采集的数据,采用频谱分析和统计方法对超大跨度斜拉桥的抖振响应进行了现场实测案例研究,主要研究内容包括桥址区的强风特性分析、主梁和拉索振动响应特性分析、振动与风速的关系、上下游拉索的振动特性对比以及斜拉索阻尼器的减振效果分析等。研究结果可用于验证现有抖振理论分析方法的可靠性,同时可为超大跨度斜拉桥的抗风设计提供参考。

半导体桥的设计分析

半导体桥是半导体桥火工品中最为关键的元件 ,它的结构和性质对火工品起着十分重要的作用 ,设计结构合理、性能优良的半导体桥是研究半导体桥火工品首要任务。文章以理论分析和文献分析为基础并结合试验数据 ,提供了一套半导体桥的设计方法 ,并选定了合理的结构和材料 ,给出了一组参数 ,确定了最小临界能的半导体桥图形。

叠氮肼镍半导体桥点火研究

研究了一种新型高威力起爆药叠氮肼镍(nickel hydrazine azide,NHA)的半导体桥(semiconductor bridge,SCB)点火性能,确定了其最佳的点火参数为压药压力60MPa,电容47μF,药剂粒度49μm。研究其电压-时间曲线和电压-点火能量曲线发现:在高电压下,半导体桥产生等离子体将药剂点燃,低电压下,半导体桥产生的焦耳热可以在炸药中形成热点,将药剂点燃。

半导体点火桥的电路模拟

研究半导体桥的点火时间同输入能量以及电压的关系 .通过对装有 BNCP炸药的半导体点火桥的输入能量进行分析 ,结合其电阻特性 ,建立了半导体点火桥的 Pspice器件模型 .根据与实验结果的偏差 ,改进了半导体桥模型 ,使模型的适用范围从低能量 (<5 m J)一直拓展到高能量 (>40 m J) .并对其在点火电路中不同发火条件下的点火时间与电压以及点火时间与能量的关系进行了模拟 ,得出了半导体桥存在最小点火时间的结论 .

瞬态电压抑制二极管对半导体桥换能元电爆特性影响的模拟

为了解决瞬态电压抑制二极管(TVS)用于半导体桥火工品抗静电设计的参数优化问题,采用电路模拟和试验相结合的方法,构建了电容放电发火测试电路等效模型和半导体桥PSpice电子器件模型,研究了TVS参数对半导体桥换能元电爆特性的影响。结果表明,当钽电容等效串联电阻为288mΩ,钽电容等效串联电感为0.68μH,导线电感为40nH和回路电阻为3.3mΩ时,22μF/16V电容放电发火电路的等效电路模型和实际吻合。以阻抗-能量列表模型的方式创建的半导体桥PSpice电子器件模型模拟曲线和实际曲线吻合,且模拟电爆数据偏差小于3%。模拟和试验结果表明,TVS对半导体桥电爆性能的影响程度随着其击穿电压的升高而降低。当TVS的击穿电压在8~12V之间时,即使TVS击穿电压低于半导体桥发火电压,半导体桥仍能正常爆发,TVS击穿造成的分流导致半导体桥爆发延迟(2μs),且延迟时间随着TVS击穿电压的降低而延长。

大桥船撞动态风险评估系统的设计与实现

大桥船撞(SCB)风险评估与预警是预防与控制水上交通事故的重要内容之一,有助于实现桥梁安全,减少SCB事故的发生。在SCB风险因素辨识和梳理的基础上,建立SCB风险因素体系。然后,通过模糊推理系统(FIS)方法构建SCB动态风险评估模型,包括固有风险、风险上升修正因子、风险下降修正因子。再者,提出SCB动态风险评估系统(ASDR)的设计方案,并开发评估系统。最后,以上海长江SCB的ASDR为例,运用所开发的系统开展模拟试验。试验结果表明,用基于FIS的ASDR能够评估出SCB风险整体水平。

半导体桥火工品的防静电和防射频技术

对电火工品及半导体桥火工品防静电、防射频的常用方法进行了分析和概述,防静电方法主要是采用绝缘环或者泄放通道,防射频方法主要是采用屏蔽和低通滤波器。指出了现有常用技术存在的问题和今后的发展方向,认为现有方法无法完全泄放杂散静电、很难做到无缝隙屏蔽,或会增加火工品体积和质量。利用微电子保护电路,是半导体桥火工品静电和射频防护技术未来的发展方向。

半导体桥对含能材料的点火特性研究

在10μF钽电容放电激励下,对两种阻值相当质量不同的半导体桥(SCB)和细化的发火药剂斯蒂芬酸铅(LTNR)和叠氮化铅(PbN6)所组成的发火件进行了实验研究,根据发火件的电特性变化和发火现象发现半导体桥存在电热发火、电爆发火和等离子体发火三种情况,测试了SCB/LTNR和SCB/PbN6发火件的50%发火电压和发火时间。结果表明半导体桥的发火电压阈值不仅与发火药剂有关,还与半导体桥换能元有关,所以半导体桥的设计存在最佳质量,通过对比得知LTNR比PbN6感度高,PbN6比LTNR的燃速高。

负温度系数热敏电阻对半导体桥电爆性能影响

温度是影响火工品电磁防护其防护效果的主要因素,负温度系数(NTC)热敏电阻用于半导体桥(SCB)能有效提高其射频感度。采用恒流激励和电容放电两种实验,对不同环境温度下NTC热敏电阻对SCB性能的影响规律进行了研究。通过1 A 5 min恒流激励实验,分析了室温(25℃)和高温(70℃)时NTC热敏电阻的并联分流情况;25℃时NTC热敏电阻分走59%回路电流,70℃时,对小尺寸SCB(S-SCB)的分流率最大达到63%。在电容放电激励下,探讨了并联NTC热敏电阻SCB在25℃和70℃时电爆性能的变化情况。结果表明,并联NTC热敏电阻前后,典型尺寸(L-SCB)在25℃和70℃下的爆发时间和爆发消耗能量均无显著性变化。而S-SCB并联NTC热敏电阻后,当温度从25℃升至70℃,爆发时间从5.94μs增长到7.18μs,爆发消耗积分能量从0.388 m J降低到0.178 m J。

半导体桥升温方程研究

半导体桥火工品是取代桥丝的理想火工品。本文根据半导体桥的点火特性,应用电能转化为热能、热传导和炸药的热爆炸三个方面的理论,建立了在电容放电和直流输入两种方式下半导体桥桥体的升温特性方程;并通过计算机运算绘图,验证了方程基本符合理论要求。文章最后指出升温方程需加入修正系数来进一步完善。

光电混合安全点火系统设计分析

从光电混合点火系统基本原理描述出发,在比较2种光电混合点火基本方案基础上,构建了能量和密码独立传输、能源和点火分别采用密码控制的光电混合点火系统总体方案。比较了基于双光纤系统中光源组件和点火装置之间的2种接口方式的优缺点。构建的系统方案遵循了安全设计原则,同时又考虑了其可实现性。分析了系统各组件特性,对其性能进行了测试和分析。

基于Al/CuO_x复合薄膜半导体桥间隙点火性能研究

为了提升半导体桥(SCB)的点火能力,尤其是点燃钝感药剂的能力,采用磁控溅射技术将Al/CuO_x复合薄膜与半导体桥相融合,形成含能点火器件,并研究了该含能点火器件的发火感度和点火能力。采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线能谱仪(EDS)、X-射线衍射仪(XRD)研究了Al/CuO_x复合薄膜的微观形貌和组成。结果表明,在溅射过程中氧化铜薄膜主要以黑铜矿(Cu_2^(1+)Cu_2~1+O_3)形式存在;复合薄膜中Al、Cu、O三种元素质量分数分别为28.8%,32.5%和38.7%,且Al与Cu原子比例接近于理论比1:1;差示扫描量热仪(DSC)显示Al/CuO_x复合薄膜放热量约为2175.4J·g^(-1);高速摄影技术测试Al/CuO_x复合薄膜的燃烧速率约为3.0m·s^(-1);兰利法测得该含能点火器件50%发火电压为8.45 V,99.9%发火电压为12.39 V。点火能力实验表明,在点火间隙为4 mm时,该含能器件能够点燃钝感点火药硼-硝酸钾(B/KNO_3)药片,显著提升了半导体桥的点火能力。