半导体桥抗电磁加固技术研究(3)
1.2.1 半导体桥的点火机理
半导体桥的点火机理是等离子体微对流作用机理[12]，其作用过程具体表现为：来自电源系统的脉冲电流流过半导体桥，使半导体桥加热、汽化直到击穿，形成高温(4000 K以上)、高压等离子气体，灼热的硅等离子气体颗粒通过微对流运动渗入到与其相邻的点火药中，并在点火药颗粒上凝结，把能量传递给点火药颗粒进而诱发化学反应并使其点燃[13]。
1.2.2 半导体桥的特性
半导体桥具有高瞬发度、高安全性、高可靠性、低发火能量以及能与数字逻辑电路组合等优点[14]，这与其本身固有的特性是紧密相关的[15]。
(1)电阻负温特性
电阻的负温特性指的是半导体材料随着温度的升高，一方面由于导电粒子的浓度增加有利于导电，但同时由于导电粒子的碰撞次数增多又不利于其导电，这两个因素互相制约和影响，所以在一开始时，半导体的电阻率稍微有所增加，但是随着温度的持续升高，导电粒子的浓度呈现出指数增长，所以当温度超过某个特定值（通常不超过600℃）后，电阻率就会开始减小，这就是半导体电阻的负温特性。
(2)硅熔化时电阻率突降特性
半导体桥的桥区材料是硅，在其熔化时，电阻率会突然下降，且硅熔化时的电阻率ρt仅仅约为固态电阻率ρs的1/10。
(3)低熔点和低电离能
半导体桥中硅的熔点（1410℃）比桥丝的熔点（1500℃）低，并且在同样的温度下，硅的蒸汽压大约是桥丝中镍的蒸汽压的20倍。与此同时，多晶硅材料中的固态原子转换为带电的气态粒子所需的电离能远远低于镍铬合金之类的金属材料。
(4)边缘汽化效应
由于半导体桥的电阻负温特性，当温度超过特定值以后，随着温度的升高，电阻率下降，所以当电流流过半导体桥时，由于桥区局部受热，将会导致流过该区域的电流增加，进而导致最高温度区沿着电流的方向扩展，这种纵向的扩展过程便导致了半导体桥的边缘汽化效应。
(5)高安全电流和低发火能量
由于半导体桥和硅衬底之间紧密接触，并且硅衬底散热性良好，这有利于半导体桥火工品的安全电流的提高。另外由于半导体材料电阻的负温特性而形成电流增加的正反馈，因此其发火能量低。
1.3 国内外关于半导体桥抗电磁的现状研究
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 论文的总体设计思路及主要的研究工作
1.4.1 论文的总体设计思路
如上所述，随着电磁环境恶劣程度的增加，提高半导体桥的抗静电性能至关重要。本研究主要采用500pF和10000pF两种电容对半导体桥进行冲击测试，主要的考察方面包括静电冲击前后半导体桥电阻的变化情况、桥区的损伤情况和爆发时间的改变情况。
（1）半导体桥的电阻是其性能的重要体现，半导体桥在受到足够强的静电冲击后，其电阻会明显地变大，故可以把半导体桥受到静电冲击前后的电阻变化情况作为其性能好坏的判据之一。
（2）性能良好的半导体桥，在显微镜下观察，其桥区应该是完好无损的，如若在静电冲击后桥区出现烧蚀痕迹，便可确认其已经受到影响或被破坏。
（3）在有些情况下，即使半导体桥已经受到内部损伤，但是通过测量电阻和观察桥区情况是发现不了的，半导体桥的爆发时间是否稳定是考察半导体桥性能好坏的另一个关键指标。半导体桥受到静电损伤后，如果其爆发时间出现提前或者延迟的现象，都会对武器或弹药下一步动作造成影响，所以对半导体桥受到静电冲击前后的爆发时间变化情况进行研究是非常有必要的。
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