Warum sind Vakuumröhren gegenüber elektromagnetischen Impulsen widerstandsfähiger als Festkörpergeräte?

Ich habe gehört, dass Geräte mit Vakuumröhren im Allgemeinen weniger anfällig für elektromagnetische Impulse sind als Geräte mit Festkörpergeräten.
Ich weiß nicht, ob es stimmt, weil ich keine detaillierten Nachforschungen zu diesem Thema gefunden habe.

Wenn dies zutrifft, liegt dies am physischen Größenunterschied zwischen diesen Geräten oder gibt es einen anderen Grund?


Ich suchte nach diesem Thema und fand einen Artikel aus dem Science Magazine.
Ich habe nach den relevanten Teilen gesucht und es heißt:

Am wichtigsten war, dass das US-Militär selbst keine Probleme hatte, da die meisten Feldgeräte und Schiffe, die EMP ausgesetzt waren, aus den 1940er und 1950er Jahren stammten und ihre elektronischen Systeme auf Vakuumröhren beruhten.

In den 1970er Jahren wurde entdeckt, dass Vakuumröhren eine etwa 10 Millionen Mal höhere Härte gegenüber EMP aufweisen als integrierte Festkörperschaltungen (2).

Wie Sie am Ende sehen können, verweist es auf einen anderen Artikel:

MA King et al ., Ein Überblick über die Auswirkungen von Atomwaffen auf die Kommunikationsfähigkeit ", Signal (Januar 1980).

Nachdem ich 2 Stunden nach diesem Artikel gesucht hatte, konnte ich keine Spuren eines Signal-Magazins oder ähnliches finden, das in den 80ern veröffentlicht wurde.
Ich habe andere Zitate desselben Artikels gefunden, und der zusätzliche Autor ist im zitierten Teil des Wissenschaftsartikels PB Fleming nicht vorhanden, aber es gibt immer noch keine Informationen über diese Typen, außer Menschen mit demselben Namen, aber völlig anderen Berufen und anderen irrelevanten Forschungsunterlagen.

Ich habe einige Zweifel an der Wissenschaft hinter der Behauptung, dass Vakuumröhren 10 Millionen Mal widerstandsfähiger gegen EMP sind. Es klingt irgendwie wie eine Werbung aus dieser Zeit.

Quelle:

Broad, William J. - Nuclear Pulse (I): Erwachen zur Chaosfaktor-
Wissenschaft 29. Mai 1981: Vol. 212, Ausgabe 4498, S. 1009-1012
DOI: 10.1126 / science.212.4498.1009

Die meisten Halbleiterbauelemente sind für den Betrieb bei niedriger Spannung ausgelegt, und Spannungen, die erheblich höher als ihre vorgesehene Betriebsspannung sind, können die Komponenten sehr leicht zerstören. Sie haben Recht, dass dies viel mit der Größe zu tun hat - die Komponenten innerhalb eines modernen integrierten Schaltkreises sind so nahe beieinander, dass selbst relativ kleine angelegte Spannungen dünne Oxidschichten beschädigen und dazu führen können, dass Halbleiterübergänge zusammenbrechen und leiten, wenn sie sollen nicht. Vakuumröhren sind nur Metallstücke in einer Glasröhre. Nicht viel, was beschädigt werden kann. Und sie arbeiten in den meisten Fällen bereits mit hohen Spannungen. Elektromagnetische Impulse erzeugen nur große Spannungen in unzureichend abgeschirmten Geräten.

Sie müssen nur zwei Dinge berücksichtigen:

(i) Das Niveau der induzierten Spannung

(ii) Art der Aufschlüsselung.

In modernen integrierten Schaltkreisen verwendete Halbleiter weisen eine relativ niedrige Durchbruchspannung auf . Dieser Zusammenbruch neigt auch dazu , bleibende Schäden in Form eines Durchschlagversagens (Isolationsschicht oder PN-Übergang) zu hinterlassen .

Bedenken Sie auch, dass die moderne integrierte Schaltung Millionen von Halbleiterbauelementen enthält , aber nur eines davon zum Ausfall benötigt, wodurch der gesamte Chip unbrauchbar wird.

Ventile arbeiten dagegen mit viel höheren Spannungen . Ein Überschlag zwischen den Elektroden führt wahrscheinlich nicht zu dauerhaften Schäden, da die Isolierung ein Vakuum ist. Das EMP kann vorübergehend den Betrieb einer Schaltung beeinflussen.

Interne Strukturen des Ventils werden wahrscheinlich durch die äußersten Metallplatten, die als Faradayscher Käfig fungieren, vom EMP abgeschirmt.

Weiterverfolgung der Suche nach dem Artikel von King et al. Aus dem Jahr 1980 in der Zeitschrift "Signal": Hier ist das vollständige Zitat zum King-Artikel:

Capt. Michael A. König, US-Armee und Paul B. Fleming, "Ein Überblick über die Auswirkungen von Kernwaffen auf die Kommunikationsfähigkeit", Signal. Band 34, Nr. 4, Januar 1980, p. 60.

Viele Universitätsbibliotheken besitzen das Magazin "Signal". Sie können diese Bibliotheken finden, indem Sie in Worldcat.org suchen. Ihre örtliche öffentliche Bibliothek kann bei jeder Universitätsbibliothek eine kostenlose Kopie dieses Artikels anfordern. Dabei wird das verwendet, was Bibliothekare als "Fernleihe" bezeichnen.

Ich bin kein Experte, aber ich bin mir ziemlich sicher, dass es an der Größe liegt; Festkörperschaltungen verwenden sehr kleine integrierte Drähte, die durch einen EMP-Burst leicht bis zur Sollbruchstelle überlastet werden. Vakuumröhren sind jedoch definitiv viel größer (der Transistor war aufgrund seiner Größe ein Durchbruch!), Daher ist es naheliegend, dass ein viel leistungsfähigeres EMP erforderlich wäre, um seine Schaltkreise zu überlasten.