Главная    Конференция    "Размышления" часть 14

О нереализованных возможностях

В.В. Митрофанов

Сегодня я хотел поделиться с Вами, уважаемые читатели сайта "Методолог", своими размышлениями о нереализованных возможностях. Известен афоризм Хелена Роуленда: "Больше всего мы сожалеем о грехах, которые не совершили, когда подворачивалась оказия". Переделаем этот афоризм так: "Больше всего мы сожалеем об открытиях, которые не совершили, когда природа давала нам для этого шанс".

Первый такой шанс она мне дала, когда мне было 26 лет. Я работал в Радиевом институте лаборантом и занимался многими вопросами - чертил конструкцию прибора "Ритрон", изготовлял детали к прибору, и приходилось делать многое другое, в том числе и собирать счетчики Гейгера - Мюллера. Счетчик представляет собой тонкостенный цилиндр с вырезанным окошком. Внутренняя поверхность цилиндра полируется. Материалом для счетчика является медь. На обоих концах цилиндра размещаются пробки с отверстиями, между которыми натягивается нить из вольфрамовой проволоки. Нижний конец проволоки закрепляется в пробке, а верхний служит для ее натяжения и как электрический контакт. Пробки изготавливаются из хороших диэлектриков, например из плексигласа. На окошко наклеивают тонкую пленку. Счетчик заполняется рабочей смесью - парами метана, спирта и т.п. Перед размещением нити ее тщательно зачищают, например, обычной наждачной шкуркой. Теперь счетчик готов к работе, его подключают к питанию и механическому счетчику, который регистрирует число импульсов, полученных в счетчике Гейгера. И вот здесь начинается самое интересное. Вместо того, чтобы при выходе счетчика в рабочую область он стал считать, фиксировать фон, который составляет 5-10 частиц в минуту, он считает тысячи каких-то частиц, или создает ложные разряды. Когда я спросил, что же делать, мне ответили: "Подожди несколько дней, и он войдет в норму. Пусть "состарится".

Действительно, через три дня счетчик стал вести себя нормально. Можно ли было начать изучение этого эффекта самопроизвольного счета? Очевидно. Но ведь с этим эффектом встречались десятки, если не сотни ученых, и прошли мимо! Я не был заинтересован этим эффектом. Я не был готов к восприятию нового для меня. Более того, я очень верил старшим, которые этот эффект как-то не жаловали, а считали, что это досадная помеха в нашей работе. Да и впереди нас ждала чрезвычайно важная работа - изучение углового распределения электронов при эффекте Комптона, а счетчик - это деталь, частность.

Прошло много лет,и я снова столкнулся с этим эффектом. Немецкий физик Крамер провел тщательное исследование наблюдаемого нами эффекта. Он начал измерять зависимость числа импульсов от времени в течение всего срока "старения" счетчика и построил кривую. Крамер выдвинул гипотезу - с внутренней поверхности счетчика происходит эмиссия электронов, которые он назвал экзоэлектронами, а сам процесс эмиссии - экзоэлектронной эмиссией. Несколько статей Крамера вызвали живейший интерес у ученых в нашей стране. Начались коференции, симпозиумы, появилось много работ, гипотез и т.д. Одна из первых книг, посвященная этой проблеме, была написана Кобозевым - "Экзоэлектронная эмиссия."

Итак, я свой шанс пропустил. Конечно, это открытие не сделало погоды в науке, но все же, если бы я высказал гипотезу, хотя бы пол часа у меня было бы удовлетворение. Возможно в следующих "Размышлениях" я расскажу более подробно об этом эффекте.

Второй шанс. Мы поставляли одному предпрятию бескорпусные ИС в пластинах. Потребитель получал пластинки с готовыми, годными ИС, разрезал их на кристаллы, собирал в корпуса, а затем проводил измерения. Оказывалось, что до20% собранных ИС уходило в брак при температуре минус 50градусов C. Главный технолог предприятия - потребителя поставил перед нами задачу - снизить процент брака хотя бы до 5-7%, уж слишком много корпусов уходит в брак. Найти причину в технологии, почему 20% ИС "на минусе" уходят в брак - дело долгое. А что если найти режимы измерения при комнатной температуре, чтобы отбраковывать те ИС, которые отойдут на минусе? Мне показалось, что эта задача быстро решаема. Действительно, если исходить из того факта, что все характеристики ИС нелинейные, то, возможно, взяв забракованные "на минусе" собранные ИС, удастся определить тот режим измерения, который позволит использовать его для отбраковки этих потенциально бракованных схем.

Когда я попросил двух сотрудников, передав им 10 ИС, забракованных" на минусе", посмотреть, подобрав такой режим, это просто вызвало у них ярость и недоброжелательность. Это нельзя сделать, это невозможно - вот их ответ. Однако я убедил их попробовать, а затем обсудить результаты. Через три дня они принесли результаты, из которых следовало, что если изменить режимы измерения - напряжение питания и ток, то фактическм, вводя дополнительный тест, возможно забраковать потенциально негодные ИС непосредственно на пластине при комнатной температуре. Первая же партия пластин, разбракованнаых с помощью дополнительного теста, была отправлена потребителю и вызвала у него шок. Брак составил 0,5%. Очевидно, что полученное решение можно было использовать для того, чтобы вообще не проводить испытания при низкой температуре, но об этом никто не хотел даже слышать. Я так и не довел эту идею до конца - задачу решил и все!

Третий шанс. Мы уже не только знаем, но и немного можем использовать закон перехода количества в качество. Во всяком случае я пытаюсь это делать. При испытании транзисторов на срок службы у нас часто испытания проваливались и приходилось проводить повторные испытания. И такая неразбериха для одного из приборов продолжалась несколько лет. Конечно, я должен был взяться за этот прибор и установить причину, но честно говоря, я не знал как к ней подойти. Причина-то на первый взгляд малюсенькая: коэффициент усиления H21 у одного или двух приборов изменяется более чем на 30% от первоначальной величины. Что надо было делать?

Во первых понять, что эта причина сама не рассосется. Во вторых, допустить недопустимое, т.е. предположить, что таких приборов, у которые изменился H21, много. И в третьих, начать их изучать - исследовать. Ничего этого я не сделал, и когда опять испытания провалились, я был настолько взбешен (это помогает!!!!!) что тут же взялся за эту проблему. Я не стал поручать это исследование своим сотрудникам, а пользуясь хорошим ко мне отношением, поручил провести исследование физика, которому объяснил как и что надо делать с прибором и что после каждого воздействия на прибор необходимо измерять H21. Каково же было мое удивление, когда буквально через полчаса, Борис, так звали физика, примчался ко мне в лабораторию с криком, "Я же ничего не делал, а H21 упал". "Нет, голубчик, показывай, что ты сделал с нашим милым транзистором?"
"Я ничего не успел сделать, я только проверил ВАХ - вольтамперные характеристики и, естественно, при этом посмотрел пробивное напряжение коллектора".
"Показывай, как ты это делал"!

После демонстрации стало ясно - при измерении Uk в режиме лавинного пробоя, H21 падает. Сейчас я бы сказал, что лавина это переход через границу качества. Границу качества чего? И вот здесь-то самое интересное. Это планарный транзистор, и когда лавина электронов проходит через коллекторный переход, эта лавина воздействует также на границу раздела Si-SiО2, находящуюся над базой, и эти электроны создают дополнительные центры рекомбинации, которые и уменьшают H21. Таким образом - это граница качества - границы раздела Si-SiO2, которая как известно очень чувствительна к различным веществам и полям. Однако, как на приборы попадает повышенное напряжение? Я прибежал к зам. гл конструктора по метрике и рассказал ему что мы обнаружили, и мы стали думать где может быть такое место, что на прибор попадает неконтролируемое напряжение. Оказалось, что работница иногда вставляет прибор так, что на эмиттер подается коллекторное напряжение, но она уже обнаружила, что неправильно поставила и она ставит его правильно, но главное событие уже произошло - коэффициент усиления упал в два раза. Если, например, он был 100, то стал 50. Перед постановкой на испытания H21 измеряется и записывается. Далее на прибор подается режим и он размещается при Т 125 гр. С

При такой температуре прибор отжигается и его H21 снова становится 100. Прибор, отстояв 500 часов сохраняет значение 100 (плюс - минус 30%), но ведь записано 50!

После того как мы дали указание перепутанные приборы откладывать в отдельную тару, провала испытаний не было много лет. После того как мы обнаружили причину падения H21, мы обнаружили, что на эту тему есть пара статей в зарубежных журналах. Так окончилась мое третье открытие для себя.

В.Митрофанов


Главная    Конференция    "Размышления" часть 14