НОСИТЕЛЬ ДАННЫХ, физическое тело или среда, используемые для записи, хранения и последующего воспроизведения информации в ЭВМ, устройствах эвуко и видеозаписи, системах передачи и телеобработки данных, устройствах с программным управлением, измерительных и регистрирующих приборах и др. Информация на Н. д. записывается посредством изменения формы тела, фиэ., хим. или оптич св-в запоминающей среды (см. Запись и воспроизведение информации). Наиболее широко распространены Н. д. в виде бумажных лент (листов), перфокарт, перфолент, магн. барабанов, дисков и леит, оптич. дисков Бумажная лента (реже бумажные листы) используется преим. для фиксирования результатов автоматич. обработки информации (напр., в ЭВМ, табуляторах, устр-вах телеобработки данных, системах автоматиэир проектирования) или автоматич. регистрации данных измерении (напр., в автоматиэир. системах управления технологии, процессами, иэмерительно-информац системах, контроль ио-иэмерит. приборах). Информация на бумажную ленту записывается чернилами (пастой) или карандашом (в самописцах, графопостроителях), печатается (в алфавитно-цифровых печатающих устр-вах) либо наносится одним из способов репрографии (напр., светокопированием, электро графич копированием) в виде текста, таблиц, графиков, схем, чертежей и т. п., удобных для непосредств. восприятия человеком. Плотность записи до неск. десятков бит на 1 см'. Перфокарта (перфорац. карта) представляет собой прямоугольную карточку, обычно из тонкого эластичного картона (реже из пластмассы), на к-рую информация записывается двоичным кодом посредством пробивки отверстии (перфораций). Применяется для ввода и вывода информации в ЭВМ, станках с числовым программным управлением, информационно-поисковых системах и др. Перфолента (перфорац. лента) — узкая тонкая лента из бумаги или пластмассы, на к-рую информация записывается так же, как и на перфокарту. Применяется в ЭВМ, станках с числовым программным управлением, в телеграфных трансляторах, текстообрабатывающих устр-вах и др. Информация, записанная на перфокарте или перфоленте, доступна для прочтения (в виде кода) без применения дополнит, устр-в, воспроизводящих не видимую глазом запись. Осн. недостаток перфорац. Н. д.: информация может быть записана только один раз, исправление нанесённых на носитель данных затруднено, склейка ленты существенно ухудшает её мехаиич. св-ва. Плотность записи на перфорац. Н. д. 10—10 бит/см .
Магнитный барабан (МБ) — цилиндр (диам. 100— 500 мм, дл. 300—700 мм) из немагн. материала (чаще из алюминиевого сплава), покрытого магн. слоем. Информация записывается на параллельных дорожках, расположенных рядами по окружности МБ (рис. 1). Запись и считывание информации производятся магнитными головками, размещёнными на траверсах, причём головки эти закреплены постоянно по отношению к соответствующим дорожкам, отчего время доступа к данным сокращается до периода одного оборота цилиндра. Емкость МБ до 10—10J Мбит; скорость обмена данными до 0,5—5 Мбит с; плотность записи 10*—10J бит/см". Применяются в запоминающих устройствах ЭВМ.
Магнитный диск (МД) — тонкий алюминиевый или пластмассовый диск (диам. 30—350 мм, толщиной 1,5— 2 мм), покрытый слоем магн. материала. Информация записывается на концентрич. дорожках на обеих сторонах диска (рис. 2). Для каждой стороны МД используется одна магн. головка, к-рая устанавливается на нужную дорожку с помощью позиционного механизме. На практике чаще всего используется пакет дисков, состоящий из неск. МД, конструктивно объединенных в один модуль. В ЗУ используются квк сменные, так и постоянные пакеты МД, а также сменные модули, состоящие из пакетов дисков с обслуживающими их головками. Емкость одного пакета МД 10*— 10* Мбит; скорость обмена данными до 1—5 Мбит/с; плотность записи 104—10^ бит/см' Применяются в ЗУ ЭВМ-Магнитная лента (МЛ) — гибкая лента из немагн. основы (толщиной 30—50 мкм), покрытая тонким слоем магн. материала. Информация эвписывается на параллельных дорожках, расположенных вдоль МЛ, причем каждой дорожке соответствует своя магн. головка для записи и считывания информации (рис. 3). Накопители на МЛ различаются длиной и шириной ленты, плотностью записи, скоростью движения ленты (что определяет скорость обмена данными). Емкость МЛ до 10'—I0J Мбит; скорость обмена данными до 0,1—1 Мбит/с; плотность записи 10*— 10* бит/см'. Применяются в устройствах эвуко- и видеозаписи, вычислит техники, автоматики и т. д. Информацию на МБ, МД и МЛ можно многократно стирать и записывать вновь.
Оптический диск (ОД) — прозрачный диск из полимерного материала (поли мети лметакри лета, поликарбоната) диам. 50—400 мм и толщиной 3—5 мм, покрытый тонким (неск. мкм) рабочим светочувствит. или светоотражающим слоем (в качестве к-рого используются метвллич., ПП, диэлектрич., магнитооптич. аморфные плёнки). Информация записывается и считывается при помощи сфокусир. лазерного излучения. При записи под воздействием лазерного луча, модулированного по интенсивности в соответствии с записываемой информацией, изменяется форма поверхности и оптич. характеристики рабочего слоя. При воспроизведении ОД также подвергается воздействию лазерного излучения; отражённое от рабочего слоя (модулированное) излучение воспринимается фотоприемником и эвтем преобразуется в информац. сигналы. Емкость ОД до 104 Мбит; скорость обмена данными 10—10 Мбит/с; плотность записи до 10' Мбит/см*. Применяются в устр-вах эвуко- и видеозаписи, вычислит, техники (см. твкже Оптический Диск).
НИГОТРОН (от назв. посёлка Николина Гора Моск. области — места создания и ...трон), мощный генератор эл.-маги. волн дециметрового диапазона непрерывного действия; разновидность магнетроне. Предложен сов. ученым П. Л. Капицей, им же создан первый эксперим. вариант прибора (1962). Пром. разработка Н. проводилась В. П Меримым, В. П Захаровым, В. Ф. Головецковым и др. в сер 60-х гг.
Анодная и катодная системы Н- состоят из ламелей, имеющих форму трёхгранных призм и расположенных в цилиндрич. резонаторе параллельно его оси. Эл-ны вводятся в пространство взаимодействия с катодов (выполненных в виде тросиков), к-рые размещены в пазах, прорезанных вдоль каждой второй ламели катодной системы. В резонаторе Н. возбуждаются колебания вида Н01р. Паразитные колебания, возникающие в системах анодного и катодного блоков, подавляются с помощью фильтра. Источником магн. поля служит внеш. соленоид, соосный с Н Вывод СВЧ энергии осуществляется в торце резонатора Н с помощью секторных окон связи.
Н.— один из самых мощных генераторов непрерывного действия магнетронного типа. Величина выходной мощности Н. на длине волны к 16—20 см достигает 200 кВт при кпд ок. 45%.
Н. находят применение в СВЧ плазмотронах и ускорителях заряженных ч-ц непрерывного действия ср. энергий
НЕУПОРЯДОЧЕННЫЕ СИСТЕМЫ, общее название класса конденсированных веществ, в структуре к-рых по какой-либо причине отсутствует дальний порядок. Примерами Н. с. являются жидкие полупроводники, сильно легированные ПП с хаотич расположением примесей, аморфные полупроводники.
Из-за отсутствия дальнего порядка движение эл-нов в твердых Н с. не характеризуется к.-л. значением кваэи-импульса (см. Зонная теория) и понятие закона дисперсии для них теряет смысл. Представление об энергетич. зонной структуре сохраняет своё значение и для твердых ПП Н. с Вид кривой плотности состоянии в таких Н. с. не сильно отличается от вида этой кривой в соответствующем идеальном кристалле (рис.), что связано с наличием ближнего порядка. Осн отличия состоят в том, что границы зон размываются, а в области энергий, соответствующей запрещённой зоне идеального кристалла, появляются т. н. хвосты плотности состояний. Соответствующие этим энергиям состояния связаны с дефектами решётки и с не регул яр ноет я ми в распоряжении примесей.
Волновые ф-ции эл-нов в Н. с. существенно отличны от волновых ф-ции в кристалле- В Н. с. можно выделить два принципиально раэл типа электронных волновых ф-ций — делокалиэованные и локализованные. Первые отвечают конечной вероятности найти эл-н в любой области кристалла. Находясь в де локализован ном состоянии (ДС), эл-ны обладают ненулевой подвижностью и могут принять участие в переносе заряда. Находясь же в локализованном состоянии (-ЛС), эл-н связан в конечной области пространства Принадлежность состояния тому или иному типу эввисит от его энергии. ЛС обычно соответствуют значениям энергии, лежащим вблизи крвёв зон и в хвостах плотности состоянии, ДС — значениям энергии, лежащим ближе к центрам зон. Значения энергии, при к-рых происходит переход от одного типа состоянии к другому, наэ. порогами п оде и ж ноет и (не рис tv и Сс). В ниэкораэмерных (одно- и двухмерных) Н. с и сильно разупорядоченных системах состояния эл-нов локализованы при всех энергиях.
Наличие двух типов состояний приводит к тому, что характер проводимости сильно эввисит от положения Ферми уровня системы. Если уровень Ферми лежит в зоне проводимости и попадает в область ДС, то имеет место обычная металлич. проводимость, если ои оказывается в области ЛС, то при темп-ре Т—О проводимость равна нулю, а при достаточно низких темп-рак Т появляется прыжковая проводимость, связанная с термически активиэир. перескоками эл-нов между близкими по энергии и не слишком удалёнными друг от друга в пространстве локализованными состояниями. Это приводит для проводимости к закону о ^ехр(а/Т0) с а^1. При высоких темп-pax возможен термич. заброс эл-нов в область ДС, так что зависимость а от темп-ры оказывается весьма сложной.
ПП Н. с. (в основном аморфные и сильно легированные) используются в электронных переключающих элементах, ПП лазерах, солнечных батареях, в качестве материалов для ксерографии, составляют основу бессеребряных фотослоев и т д
НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, совокупность методов измерения и контроля показателей качества изделия без изменения присущих ему свойств, параметров, характеристик. В отличие от обычнь1х методов контроля и измерений (напр., геометрич. размеров или электрич. характеристик), устанавливающих соответствие изделия заданным требованиям или определяющих значения его параметров, Н. к. позволяет получать дополнит, информацию, прямо или косвенно характеризующую поведение этого изделия во времени; исключать (отбраковывать) на стадии изготовления потенциально ненадёжные изделия со «скрытыми» дефектами (к-рые обычно являются причиной отказов), в результате чего возрастает вероятность безотказной работы выпускаемых изделий, т. е. повышается их надёжность; отбирать наиболее стойкие изделия с заданными с в-вами для работы в особо сложных условиях; определять причины возникновения «скрытых» дефектов, чтобы вовремя устранять их и тем самым уменьшать вероятность отказа изделия во время эксплуатации.
Для изделий электронной техники разработаны и широко используются на всех этапах «жизненного цикла» (от кон-структивно-технологич. разработки до анализа причин от казов в процессе эксплуатации) оптич., тепловые, акустич., радиоволновые, радиационные и др. методы Н. к., основанные на анализе взаимодействия эл.-маги излучения с объектом контроля, регистрации тепловых полей и исследовании распространения упругих колебании в контролируемом объекте, изучении структуры материалов при помощи обычных и электронных микроскопов, спектрометров, эллипсометров и др. Используя раэл. методы Н к., решвют такие задачи, как обеспечение формоустоичивости и размерной воспроизводимости ИЭТ, хорошей повторяемости требуемых св-в, составе и структуры материалов; проверка качества соединений элементов из разнородных материалов; проверка оптимальности схемно-топологич решений ПП структур с точки зрения их геометрии, теплового режима, потенц. контрасте и др. характеристик; оценка качества сборки и герметизации электронных приборов, печатных плат; определение электрич. и др. параметров ИЭТ.
Состав и назначение техн. средств Н. к определяются задачами в системе контроля качества продукции. Так, напр, для решения достаточно узкой задачи отбора электронных приборов с пониж. уровнем шумов применяют измерители шумов, измерители нелинейных искажении, анализаторы ВАХ. В ряде случаев при разработке или проиэ-ве ИЭТ, а также при анализе причин их отказов используют комплексы оборудования, причём в одном таком комплексе Н. к. может осуществляться несколькими раэл. методами. Так, универсальный лазерный сканирующий микроскоп позволяет получать высококачеств, изображение контролируемого объекта или части его (оптич. метод), регистрировать индуцир. ток (электрофиэ- метод), возбуждать в контролируемом объекте гиперэвуковые колебания (акустич. метод). Такие комплексы, как правило, имеют в своем составе мини- или микро-ЭВМ для управления работой комплекса и обработки результатов контроля (исследования).
Строго говоря, между обычным и нераэрушающим контролем нет чёткой границы, кроме случаев, когда для определения особо важных св-в изделия (напр., механич. прочности, термостойкости конструкц. материалов, твёрдости кристаллов, растворимости в-ва) его намеренно подвергают воздействию предельных нагрузок (до разрушения. необратимой деформации, воспламенения). Кроме того, существуют методы контроля, к-рые в равной мере можно отнести как к обычным, так и к нераэрушающим. Так, при использовании растрового электронного микроскопа возможно загрязнение исследуемого объекта ч-цами рабочего в-ва вакуумных насосов, в нём может образоваться электрич. заряд, «встроенный** электронным пучком микроскопа
Методы и техн средства Н. к, используемые для выявления структурных дефектов (трещин, пор, инородных включении, загрязнении и т п ), наэ. дефектоскопией.
НЕМАГНИТНЫЕ ФЕРРИТЫ ферриты, суммарный магн. момент к-рых равен нулю в результате полной компенсации парциальных магн. моментов подрешёток. Н. ф. во всём интервале темп-р проявляют себя как антиферромагнетики. Характерными представителями Н. ф. являются цинковый и кадмиевый ферриты .
Н. ф. применяют в сложных маги, системах сопряжённо с ферритами, обладающими магн. моментом, как конструкционный материал благодаря тому, что у тех и других идентичны коэф. линейного теплового расширения, теплопроводности и механич. прочности. Это обеспечивает нормальную работу ферритовых элементов, магн. проницаемость к-рых весьма чувствительна к механич. напряжениям, возникающим в магнитопроводвх.
НЕ6НОВАЯ ЛАМПА, газоразрядный источник света, в к-ром оптич. излучение возникает при электрич. разряде в атмосфере Не. Наиболее известны сигнальные
Н. л. тлеющего разряда, используемые в качестве световых индикаторов напряжения и тока. Индикаторная Н. л. содержит, как правило, два электрода — анод и ненакаливае-мый катод, запаянные в стеклянный бвллон, наполненный либо чистым Не, либо Не с небольшими примесями др. инертных газов (обычно Не и Аг). Давление газа в таких Н. л. обычно лежит в пределах 25—40 гПа. Аргон вводят в газовую смесь для снижения напряжения возникновения разряда, однако яркость свечения при этом также снижается. Обычно Н. л. имеет оранжево-красное свечение. Для получения свечения др. цвета (жёлтого, голубого, зелёного и т. д.) на внутр. поверхность лампы наносят люминофоры. Для индикации напряжения в ПП схемах служат трёх-электродные Н. л., управляемые низковольтным сигналом.
Н. л. работают как на переменном, так и на пост, токе, включаются в электрич. цепь последовательно с балластным резистором, ограничивающим ток до 0,20—30 мА. Напряжение возникновения разряда в Н. л., как правило, 60—150 В; мощн. 0,01—3 Вт; яркость свечения (отношение силы свете излучающего элемента в данном направлении к площади его проекции на плоскости, перпендикулярной этому направлению) 50—600 кд/м .
Н. л. находят широкое применение в системах сигнализации и освещения, контрольно-измерит. аппаратуре и т. д.
НЕЛИНЕЙНЫЕ КРИСТАЛЛЫ, кристаллы, электронная поляризуемость к-рых нелинейно зависит от напряжённости Е воздействующего электрич поля, напр создаваемого веществе интенсивным лазерным излучением Практически использовать нелинейные оптич. эффекты (генерацию высших гармоник лазерного излучения, генерацию суммарных и разностных частот, параметрич. генерацию лазерного излучения с непрерывной перестройкой частоты и др.) в Н. к. возможно только в случае больших величин электрич. поля, сопоставимых по амплитуде с величиной внутриатомного крист. поля (см. Нелинейная оптика). На Н. к. можно осуществлять дискретную и непрерывную перестройку длины волны осн. лазерного излучения в пределах диапазона прозрачности («окна прозрачности») конкретного Н. к. Используемые в настоящее время (нач. 90-х гг.) Н к. (табл.) обеспечивают перекрытие всего оптнч. диапазона (0,2—30 мкм).
НЕЛИНЕЙНАЯ ОПТИКА, раздел фиэ оптики, охватывающий исследование распространения мощных световых пучков в средах и их взаимодействия с веществом. Распространяющееся в среде достаточно сильное световое поле изменяет её оптич характеристики (показатель преломления, коэф поглощения и Др-), что приводит не только к существенному изменению характера уже известных оптич явлении, но и к возникновению в ней новых, не проявляющихся в оптике слабых световых потоков. Все эти явления объединяет одна общая черта: зависимость характера их протекания от интенсивности света. Такие явления получили назв. нелинейных, в изучающая их область оптики — Н о. В противоположность Н о. оптику слабых световых пучков, поле к-рых недостаточно для заметного изменения оптич св-в среды, принято называть линейной оп т и ко й.
Историческая справка. До создания лазеров (1960) практически все эксперименты подтверждали независимость оптич. характеристик сред от интенсивности света. Лишь в отд. работах делались попытки исследовать влияние интенсивности свете на оптич. явления. В 1923 сов. ученые С. И. Вавилов и В. Л. Левшин обнаружили первое нелинейное оптич. явление — уменьшение поглощения света урановым стеклом с ростом интенсивности света (эффект насыщения поглощения). Тогда же Вавилов впервые ввёл термин «Н. о.», считая, что обнаруженный эффект — всего лишь один из множества нелинейных явлений. Широкие эксперим возможности открылись перед Н. о. после создания лазеров. В 1961 открыт первый лазерный нелинейный оптич. эффект — удвоение частоты света в кристалле кварца (П. Франкен с сотрудниками, США). Многочисленные эксперим. исследования по генерации оптических гармоник, вынужденному рассеянию света и др. нелинейным оптич. явлениям, проведённые в 1961—63 в СССР и США, заложили теоретич. фундамент Н. о В 1965 разрабатывались плавно перестраиваемые по частоте источники оптич. излучения— параметрические генераторы света (Дж. Джорд-мейн и Р. Миллер, США), идея о возможности создания к-рых была выдвинута в 1962 С А Ах меновым, Р. В. Хохловым (СССР) и независимо Р. Кингстоном и Н Кроллом (США). В 1965 Н Ф Пилипецким и С Р. Рустамовым (СССР) экспериментально наблюдалось явление самофокусировки свете, предсказанное в 1962 сов физиком Г А Аскарьяном С 1967 началось исследование нелинейных явлении, связанных с распространением в среде сверхкоротких (длительность ~10 с) мощных лазерных импульсов Успехи в области прикладной Н о в 1970—80 обусловили создание преобразователей частоты света и др нелинейно-оптмч приборов, стимулировали исследования во мн разделах физики: радиофизике, физике плазмы, акустике, физике твёрдого тела, спектроскопии и др
Физические принципы Н. о Описание оптич ев в среды при взаимодействии её с эл -магн волной базируется на т н материальном уравнении, связывающем поля риэацни аектор (поляризацию) Р среды с напряжённостью Е электрич поля волны В линейной оптике процессы в среде подчиняются линейному соотношению Р хЕ где х — диэлектрическая восприимчивость В Н о связь между Р и Е носит нелинейный характер кроме линейной составляющей Р„ (Рл хЕ), в материальном уравнении содержится нелинейная составляющая Рмл( наэ нелинейной поляризацией Рмл у ЕЕ НЕЕЕ4- . где х, Н —тензоры соответственно квадратичной, кубичной и т д нелинеи ной восприимчивости Среда, оптич характеристики к-рой являются ф циями напряженности электрич поля Е световой волны (поляризация среды нелинейным образом зависит от Е), наэ нелинейной Линейная в обычных условиях, т е при малых интенсивностях света, среда становится нелинейной когда напряжённость электрич попя световой волны сравнима с напряжённостью внутриатомного электрич поля (-^10 В см) При определённых условиях нелинейные ев ва среды проявляются и при более низких значениях напряжённости ( 10 В см и ниже) за счёт т н накопления нелинейных эффектов В нелинейных средах ие выполняется принцип суперпозиции, что и обусловливает возникновение в них раз л нелинейных оптич явлении
Наличие нелинейной составляющей поляризации в материальном уравнении среды можно объяснить исходя из класенч модели ангармонич осциллятора, описывающей поведение атомов или молекул среды в интенсивном световом поле Отклик такого осцилляторе на гармонич попе не повторяет форму внеш воздействия т е становится нелинейным. В результате такого отклика в поле, пере-иэлучённом втомами (молекулами) среды, присутствуют новые гармонич составляющие, связанные с преобразованием частоты света, а также составляющие, обусловленные самовоэдействиями света.
НАКОПЛЕНИЕ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА в полупроводнике, увеличение концентрации подвижных носителей заряда (НЗ) сверх значения, соответствующего тепловому равновесию НЗ с крист. решёткой ПП, происходящее в областях ПП, подвергаемых таким внеш. воздействиям, к-рые приводят к введению НЗ в ПП извне, избыточной (по сравнению с тепловой) генерации НЗ либо к перегруппировке НЗ между соседними участками ПП. К процессам, приводящим к введению НЗ в ПП, относится инжек-ция неосновных НЗ электронно-дырочным переходом (см. Иижекция носителей заряда). Генерация избыточных НЗ происходит под действием света, ионизирующего излучения, а также в результате ионизации собств. атомов ПП или примесей в нём электрич. полем. Перегруппировку НЗ может вызвать сильное электрич. поле, если под его влиянием ПП переходит в состояние с отри цат. дифференциальным сопротивпением (см., напр., Ганна эффект).
За счет электрич. притяжения НЗ противоположных знаков — эл-нов проводимости и дырок — накопление в к.-л. области ПП подвижных НЗ одного знака сопровождается накоплением такого же кол-ва НЗ противоположного знака, так что в отсутствие сильного электрич. поля область ПП остаётся электрически нейтральной. Под влиянием достаточно сильного электрич. поля (напряженностью порядка 10*'—10Ч В, м) электронейтральность области нарушается: накопленные НЗ противоположных знаков смещаются одни относительно других, образуя объёмный заряд.
При резком выключении источников внеш. воздействий, приводящих к введению НЗ в ПП или к избыточной их генерации, концентрация накопленных НЗ спадает за время, приблизительно равное времени жизни неосновных НЗ и определяемое скоростью рекомбинации НЗ. Накопленные НЗ могут быть удалены, если к подвергавшейся воздействию области ПП приложить напряжение соответствующей полярности, при этом во внеш. цепи появится импульс электрич. токв. Если Н. н. э. произошло вследствие перегруппировки осн. НЗ, то после выключения внеш. воздействия равновесная концентрация НЗ устанавливается за счёт их перераспределения между соседними участками подвергавшейся воздействию области ПП за время, сравнимое с временем максвелловскои релаксации, равным отношению диэлектрич. проницаемости ПП к величине уд. электропроводности данной области ПП.
Н. н. э. и связанные с ним эффекты лежат в основе работы мн. ПП приборов и устр-в, а время Н. н. э. и установления равновесной концентрации НЗ определяет быстродействие этих приборов и устр-в. Так, принцип действия биполярного транзистора основан на взаимодействии примыкающих к его базе электронно-дырочных переходов
(р — п-nepe ходов) вследствие накопления и переноса инжектированных в неё НЗ. Сквчкообраэное изменение тока, протекающего через ПП диод при вытягивании накопленных НЗ обратно смещённым р — п-пе ре ходом, используется в формирователях импульсов на диодах с накоплением заряда; Н. н. э. при генерации НЗ светом — в фотоприёмниках и солнечных батареях; излучат, рекомбинация избыточных НЗ, инжектированных р — п-переходом,— в светодиодах и инжекционных лазерах; взаимодействие накопленных НЗ с сильным электрич. полем — в лавинно-пролётных диодах, диодах с междолинным переходом электронов; инерционные процессы Н. н. з. в инверсном слое у поверхности ПП — в приборах с зарядовой связью.
НАКАЧКА в приборах квантовой электроники, процесс возбуждения активной среды квантовых усилителей и генераторов, в результате к-рого нарушается равновесное распределение микрочастиц среды (электронов, атомов, молекул) по их уровням энергии. Посредством Н. среда переводится из состояния теплового равновесия, когда она поглощает излучение, в активное состояние, характеризующееся инверсией населённостей, когда она может усиливать и генерировать эл.-магн. излучение. Нарушение устойчивого термодинамич. состояния всегда сопряжено с энергетич. затратами, поэтому для осуществления Н. требуется соответствующий источник энергии. Для Н. используют рвзл. явления (табл.). В любом случае в процессе Н. избирательно изменяется населённость верхнего или нижнего энергетич. уровня рабочего квантового
перекода.
НАДЁЖНОСТЬ изделия электронной техники, свойство изделия сохранять во времени значения параметров в установленных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям применения, техн. обслуживания, хранения и транспортировании. Под ИЭТ понимается любой электронный прибор, устр-во или система, к-рые можно рассматривать как единое изделие и испытывать самостоятельно.
Н.— комплексное св-во, к-рое в зависимости от назначения ИЭТ и условий его эксплуатации может включать безотказность, долговечность, сохраняемость и ремонтопригодность. Каждое из этих св-в в отдельности или в определенном сочетании характеризует как Н. изделия в целом, так и Н. составляющих его элементов (частей, узлов). Вместе с др. параметрами и характеристиками изделия (быстродействием, нагрузочной способностью, массой, габаритными размерами, экономичностью, удобством эксплуатации и т. п.) они составляют комплекс показателей качества ИЭТ. Большинство ИЭТ (напр., электровакуумные, газоразрядные и ПП приборы, ИС, рентгеновские и электрон но-лучевые приборы, резисторы, конденсаторы) относятся к неремонтируемым и невосстанав л и веемым изделиям, поэтому понятие ремонтопригодности распространяется лишь на нек-рые сложные ком плен сиров аи-ные изделия (напр., газовые лазеры, вторичные источники питания) и на РЭА; такие изделия могут быть не только ремонтируемыми, но и восстанавливаемыми.
Теория Н. в качестве осн. понятия использует понятие отказа, т. е. нарушения или у треть* изделием способности нормально выполнять свои ф-ции. Отказы ИЭТ, связанные с изменением св-в изделия и приводящие к выходу- из строя любой аппаратуры, наз. полными; отказы, связанные с незначит, изменением св-в ИЭТ и относящиеся к той конкретной аппаратуре, в к-рой зто изменение св-в проявляется как отказ, наз. частичными. Отказы конкретного устр-ва, выявляющиеся в процессе его эксплуатации, зависят от Н. входящих в его состав ИЭТ, к-рая в этом случае наз. эксплуатационной. Эксплуатац. Н.«опреде-ляют четыре фактора: вид и класс устр-ва, критерий годности (т. е. границы, в пределах к-рых св-ва ИЭТ могут изменяться, не приводя к потере работоспособности устр-ва в целом), условия эксплуатации (влажность, механич. нагрузки, воздействия агрессивных агентов и др.) и электрич. и тепловые режимы работы, качество разработки и изготовления изделий. Первые три фактора относятся к сфере применения электронных устр-в и только четвёртый относится к сфере проиэ-ва и эксплуатации, т. к. он определяется св-вами самого ИЭТ, к-рые придаются изданию в процессе изготовления и ие могут быть изменены условиями эксплуатации. Н. ИЭТ, установленная по результатам испытаний в ходе их изготовления, наз. производственной. Производств. Н. нельзя отождествлять с эксплуатац. Н., так как, во-первых, критерии качества изделий при производств, испытаниях всегда более жёсткие, че.-ч это необходимо для практич. применения, и, во-вторых, производств, испытания обычно проводятся при предельных электрчч. и тепловых нагрузках с жёсткими границами честв, оценки Н. ИЭТ применяют спед. осн. показатели: интенсивность отказов (условная плотность вероятности возникновения отказа, к-рая показывает кол-во отказов за 1 ч работы ИЭТ при условии, что эти отказы распределены во времени равномерно); гамм а-п р о ц е н т-н ы и ресурс (наработка, в течение к-рой ИЭТ не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью у, выраженной в %); вероятность безотказной работы (характеризует возможность сохранения изделием работоспособности в определенном интервале времени); срок службы (период времени от начала эксплуатации ИЭТ до достижения им предельного состояния, при к-ром его дальнейшее применение по назначению недопустимо или нецелесообразно; для неремонтируемых ИЭТ — до отквэа); наработка до отквэа (ср. продолжительность функционирования ремонтируемого ИЭТ между откаэами); г амма-п роцентный срок сохраняемости (продолжительность хранения и транспортирования ИЭТ, в течение и после к-рои сохраняются значения показателей безотказности, долговечности, ремонтопригодности в заданных пределах, достигаемая ИЭТ с вероятностью у, выраженной в %). Показатели Н. определяются по реэульта-" там испытаний или эксплуатации ИЭТ. Квк правило, значения показателей Н., наблюдаемые в процессе эксплуатации, оказываются выше тех, что были получены при испытаниях изделия в заводских условиях. Лишь в отд. случаях, напр. гтри эксплуатации в экстремальных условиях, показатели эксллуатац. Н. могут уступать показателям производств. Н. Показатели Н. могут использоваться для оценки как текущего, так и будущего состояния изделия; в последнем случае значения показателей Н. имеют прогнозируемый характер. В 1970-х гг. при определении показателей Н. наряду с натурными испытаниями широкое распространение попу чили имитационное и матем. моделирование, а также сочетание натурных испытаний с моделированием.
Одним из важнейших показателей Н. ИЭТ является интенсивность отказов к. Если рассматривать только один электронный прибор, то h показывает, каков в вероятность отказа в среднем за I ч его работы. Кривая зависимости интенсивности отказов ИЭТ от времени (рис.) в общем виде имеет три участка: участок начальных отказов (I), когда интенсивность отказов максимальна и быстро спадает, участок нормальной эксплуатации (II), характеризующийся медленным уменьшением интенсивности отказов, и участок резкого повышения интенсивности отказов (III). Интервал времени до начала резкого возрастания интенсивности отказов приближённо совпадает с гамма-процентным ресурсом. Изучение многолетней статистики испытаний ИЭТ показывает, что гамма-процентный ресурс при у—(90—95)% большинства правильно сконструированных и изготовленных электронных приборов колеблется в пределах от неск. тысяч до неск. сотен тысяч часов. Напр., для многих ПП приборов участок III в пределах имеющейся длительности испытаний не наблюдается. Период начальных отказов также соблюдается не у всех приборов и составляет обычно от десятков до сотен часов (для разных типов приборов). Начальные отказы могут быть выявлены при тренировках ПП приборов на испытат. стендвх. Период нормальной эксплуатации ПП приборов может составлять десятки и сотни тысяч часов. Н. ПП приборов в составе ИС оказывается существенно выше, чем Н. дискретных ПП приборов в обычных электронных устр-вах. Объясняется это след. факторами: ИС (особенно цифровые) сохраняют работоспособность при изменениях параметров элементов, выходящих за рамки норм технических условий на аналогичные дискретные приборы; в ИС все ПП приборы изготовлены в идентичных условиях и работают обычно в облегчённых режимах; в ИС все соединения между ПП приборами, как и сами приборы, создаются в ходе одних и тех же технологич. процессов, что снижает вероятность ошибки в монтаже при сборке.
Поскольку вероятность возникновения отказов ИЭТ на участках I и 11 в конечном счёте определяется наличием в них дефектов (скрытых или явных), обусловленных изменчивостью материалов, структур и элементов, и любую технологич. операцию можно рассматривать как процесс, ведущий к повелению или исчезновению дефектов, то одним из перспективных методов повышения Н. является строгий контроль за соблюдением технологич. режимов, качеством используемых материалов и технологич. сред, осуществляемый на всех этапах проиэ-ва ИЭТ, а также тщательная отбраковка готовой продукции.
Большое значение для развития электроники и повышения качества ИЭТ имеет прогнозирование Н., т. е. предсказание наиболее вероятных значений показателей Н. изделий в заданных условиях и режимах эксплуатации с некрой, обоснованной теоретически или оценённой на практике достоверностью. Прогнозирование Н. основывается на изучении фиэико-ким. процессов старения материалов и электронных приборов при заданных режимах и условиях эксплуатации, схемных и конструктивно-технологич. особенностей электронных приборов, техн. характеристик комплектующих элементов и составных частей, параметров производств, процесса, результатов испытаний или эксплуатации ИЭТ и т. д. Прогнозирование Н. используется при выборе схемы, конструкции и технологии ИЭТ, разработке мероприятий по повышению Н. при изготовлении ИЭТ, выборе режимов работы и условий применения их в РЭА, отборе ИЭТ с повышенной Н. для спец. применений и т. д. Перспективное прогнозирование Н. классов и групп ИЭТ на 5—10 и более лет используется при планировании работ по повышению Н. ИЭТ и определении перспектив развития РЭА.