红外探测器组件引线熔断分析

1 引 言

红外探测器组件是红外热成像系统的心脏,它的性能直接影响系统的整体性能[ 1]。基于第二代焦平面探测器的高性能热成像系统成为各国尤其是美国、英国、法国等军事技术发展和武器装备的重点[2]。第二代焦平面探测器组件一般由面阵或线列探测器芯片、全金属微型杜瓦以及斯特林制冷机组成。其中微型杜瓦是探测器中很重要的组成部分,它为芯片提供了一个洁净的真空环境,直接影响探测器的寿命[3]。

二代焦平面探测器组件微型杜瓦一般由冷指、杜瓦壁、冷头、冷屏、窗口、吸气剂、金属引线等数十种零部件组成,它除了与微型制冷器有良好的配合以提供给探测器一个合适的工作温度之外,必须有红外辐射的透射窗口和金属引线[4]。

其中,金属引线是微型杜瓦的重要组成部分,其作用是将外部的数字信号、模拟信号引入,并将探测器组件的输出信号引出,承担了连接微型杜瓦真空内探测器芯片和外部接口电路的桥梁作用。

饵料一般由鱼粉、豆饼粉、玉米粉、麦麸、米糠、畜禽加工下脚料等组成，或者使用专用泥鳅饲料，当水温在25℃以上时，动植物饲料组成比例为7∶3，水温25℃以下时，饲料组成比例为1∶1。鳅种放养7天后，按照泥鳅重量3%～5%的饲料量，加水捏成团投喂，间隔3～4天喂1次。首次投喂饵料全田撒，然后逐渐缩小范围至撒在鱼沟内。30天后，泥鳅正常取食时，每天上午（占比40%）、下午（占比60%）各喂1 次。

本文介绍了采用微型杜瓦电极引线的具体结构,结合金属引线在低温下的特性,计算出金属引线的熔断电流,并通过试验进行了验证。

干线公路在发挥其原有功能的基础上兼顾了城市道路功能，致使城乡区域没有形成一个连续的空间体系，城乡结合部交通安全问题突出。

2 微型杜瓦电极引线结构

微型杜瓦中的金属引线是跨接在探测器芯片以及陶瓷引线环之间,用来为探测器芯片提供数字以及模拟信号,并将探测器组件的输出信号导出的。其结构图示意图如图1所示。

课后，我又试着让全班齐读，但孩子们的表现让我有些失望。让他们这么一读，草原的生机荡然无存，蒙古族人民的热情不见了，夕阳下那依依不舍的离情也消失了。

  

图1 杜瓦结构示意图Fig.1 The structureof Dewar

红外探测器的电连接属于微电子封装的范畴,通过金属丝键合实现探测器与外部电信号的传递。合适的电连接工艺操作下,这种柔性金属丝连接方式抗震动冲击的能力很强[5]。

金属引线除具有电连接作用外,还存在一定热耗。金属引线焊接的长度、直径和材料都决定了热耗的大小,但总体算下来,金属引线传热只有几十毫瓦[6]。与微型杜瓦内的其他热耗相比相差较大。

图2所示为某探测器组件金属引线连接的实物图。

  

图2 金属引线连接实物图Fig.2 Metal lead wire in dewar

3 金属引线的烧毁

红外探测器组件在使用过程中,需要对探测器组件施加响应脉冲信号以及偏置电压,方可使探测器组件正常工作。脉冲信号和偏置电压均通过金属引线施加到探测器芯片上。同时,在探测器组件实际使用过程中,会面临各种不同的使用条件,包括高低温、振动等,在各种使用条件下,探测器组件的脉冲信号和偏置电压一般是保持稳定的,不会发生较大的变化。

3.猪。表现严重的消化不良（呕吐、腹泻），体重降低，心肌衰弱，呼吸困难，黏膜发绀。步态不稳或跛行，间或出现阵性痉挛发作，可突然死亡。

金属引线熔断试验在动态真空下进行,装置如图4所示。

  

图3 金属引线烧毁实物图Fig.3 Metal lead wireburn out in dewar

金属引线具有良好的电学特性,很少会出现上述情况。但一旦在探测器组件的实际使用过程中出现金属引线烧断的情况,则脉冲信号和偏置电压将无法提供给探测器芯片,导致探测器芯片无法正常工作,进而影响整个红外系统的工作。

其中,在测试焊盘上焊接两根金属引线,进行熔断测试。

4 金属引线的理论计算

金属引线A的长度为0.6 cm,直径为0.0025 cm,则一根引线其体积为2.94×10-6cm3,其密度为2.153335g/cm3,则其质量为6.34×10-6g。

莱西市人大常委会以更好地发挥人大代表作用为切入点，以推进司法监督工作为目标，立足本职，勇于实践，积极探索人大代表旁听法院案件庭审工作，形成了“一二四”工作方法，为推动庭审公开、司法公正发挥了积极作用，为促进法治社会、和谐社会建设发挥了重要作用。

P=I2×R

(1)

其中,P为金属引线产生的功耗；I为流过金属引线的电流；R为金属引线的电阻；电阻不仅与材料种类有关,还与温度、压力和磁场等外界因素有关。金属电阻随温度变化时的电阻计算公式如下:

R=R0(1+at)

根据纯电阻电路功率的计算公式,其公式如式(1):

(2)

其中,R为金属引线的电阻；R0为金属引线在常温下的电阻；a为电阻变化率；t为变化温度；根据引线流过电流产生的功耗,计算其发热量,采用如下公式计算:

W=C×M×ΔT

(3)

其中,W为金属引线产生的功耗；C为金属引线的比热容；M为金属引线的质量；ΔT为金属引线的温升。

根据上述公式,进行对金属引线A查表后,得其基本数据如表1所示。

 

表1 金属引线A基本数据表Tab.1 Basic data table of metal lead wire

  

序号性能参数测试结果备注1常温电阻(Ω/cm)5.2实测结果2电阻变化率0.00499查表所得3引线工作环境温度(℃)-196(77K)实测结果4比热容(J/g·K)0.135查表所得5引线长度(cm)0.6实测结果6引线密度(g/cm3)2.153335查表所得7金属引线A的熔点(℃)1775查表所得8低温下的引线电阻(Ω)0.0685152根据公式(2)计算可得

在探测器组件正常工作时,金属引线上会流过电流,而金属引线存在一定的电阻,将导致金属引线发热。同时由于金属引线在真空环境内,发出的热量无法通过热交换散出,将导致金属引线的热量上升。

通过图2可以看出，改进的Hardin-Drnevich模型可较好反映长河坝大坝心墙料和堆石料在动力条件下的材料特性。

金属引线A的熔点为1775 ℃,其在低温-196 ℃下工作,其熔断时的温度变化为1971 ℃。

根据公式(3),金属引线A的温度变化为1971 ℃,质量为6.34×10-6g,比热容为0.135 J/g·K,则其熔断所需功耗为0.00178 J。

（2）在干式变压器的温度变化中，外壳散热好坏是影响温度上升的主要原因。干式变压器外壳如果通风不畅，壳内空气无法实现有效流动，将在很大程度上影响壳内温度的散失，导致壳内温度不断上升。干式变压器散热方式为自然风冷（AN），结构较为密闭，只有四周上、下部分采用密孔通风，散热条件较差。

根据公式(1),低温下的电阻为0.0685152 Ω,熔点所需能量为0.00175 J,可得熔断电流为0.1598 A。

5 金属引线熔断试验结果

但在特定情况下,由于外部偏置出现浪涌等情况会导致金属引线上的电流过大导致其烧毁。图3所示为烧毁的金属引线实物图。

  

图4 动态真空测试金属引线A的熔断电流Fig.4 Test metal lead wire burn out in the dynamic vacuum

在金属杜瓦中焊接金属引线A,并对金属杜瓦进行动态抽真空,使金属杜瓦处于真空状态,采用斯特林制冷机对探测器组件进行制冷,测量杜瓦内的二极管电压值为1.0538 V,温度约为-196 ℃。

观察金属引线的熔断情况,在断点均形成球状,如图3所示。金属引线形成球状断开,并非外力或其他因素导致,而是由于引线的电流发热导致金属引线熔断。

采用恒流源对金属引线A施加电流,测试结果如表2所示。

 

表2 两根金属引线低温下恒流源施加外界电流情况表Tab.2 The constant current source exertedthe external current at lowtemperature of two metal wires

  

输入电流/A金属引线A0.1引线正常0.2引线正常0.3引线正常0.31引线正常0.32(5min)引线正常0.33断路

通过实际测试结果可以看出,金属引线A在电流达到0.33 A时,每根金属引线上流过的电流为0.165 A左右,引线断路。

另外,在测试焊盘上焊接一根金属引线,进行熔断测试。测试结果如表3所示。

 

表3 一根金属引线低温下恒流源施加外界电流情况表Tab.3 The constant current source exerted the external current at lowtemperature of one metal wires

  

输入电流/A金属引线A0.05引线正常0.1引线正常0.15(5min)引线正常0.16断路

通过对一根引线和两根引线进行测试,一根引线时熔断电流为0.16 A,两根引线的熔断电流为0.33 A,与理论计算的熔断电流为0.1598 A基本一致。

因此,在红外探测器组件的实际使用过程中,读出电路或测温二极管电路的金属引线电流在双引线的情况下不应超过0.3 A,超过0.3 A时将会导致金属引线A的断裂,探测器组件无法正常工作。

选育和应用抗病品种；减少初侵染来源。一是铲除病苗和可疑苗；二是中期铲除病苗；三是后期割除病株，并把病株带出田外深埋；施用腐烂的粪肥；加强苗期管理，促进快出苗，增强抗病力；药剂处理种子：用吉农高新吉农4号种衣剂处理种子可兼治地下虫害和丝黑穗病，也可用立克秀拌种，均有较好的防治效果。

同时,若要提高探测器的供电电流,金属引线可采取并接的方式提高引线流过的电流。

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6 结 论

本文通过对红外探测器组件所用金属引线A的理论计算,推导出在低温-196℃时,其熔断电流为0.159 A左右,并通过实验验证了理论计算的准确性。

对比酶联免疫法与胶体金法检测假阳性率，18例阳性标本经市艾滋病确诊实验室确认后，17例为HIV感染者，酶联免疫法检测假阳性率为0%，胶体金法检测假阳性率为5.56%。通过比对可以看出 酶联免疫法准确性相对更高，胶体金法敏感性更好。

参考文献:

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于小兵.微型杜瓦瓶及致冷器在红外系统中的应用[J].应用光学,2000,21(S1):38-41.

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刘宁,陈钱,顾国华,等.576×6热像仪帧频提高方法[J].红外与激光工程,2009,38(3):387-391.

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