Die Erdatmosphäre wird ständig von einer Teilchenstrahlung, bestehend hauptsächlich aus Protonen, Alpha-Teilchen und leichten Atomkernen, getroffen. Diese primäre kosmische Strahlung hat ihren Ursprung sowohl in der Sonne als auch in Quellen außerhalb unseres Sonnensystems. Da es auf ihrem Weg durch die Atmosphäre zu Kollisionen mit Molekülen kommt, erreichen die Bestandteile der primären kosmischen Strahlung die Erdoberfläche nicht. Bei diesen in der Erdatmosphäre auftretenden Kollisionen entstehen jedoch Kaskaden von Sekundärteilchen. Die auf der Erdoberfläche beziehungsweise in der niedrigen Erdatmosphäre zu beobachtende sekundäre kosmische Strahlung – auch Höhenstrahlung genannt – setzt sich aus den verschiedenartigen Bestandteilchen dieser Kaskaden von Sekundärteilchen zusammen. [1]

Bild 1: Durchschnittliche relative Neutronenflussrate an verschiedenen Orten im Vergleich zum Referenzstandort New York City (JESD89A).

Bild 1: Durchschnittliche relative Neutronenflussrate an verschiedenen Orten im Vergleich zum Referenzstandort New York City (JESD89A). Rohm

Die wichtigste Einflussgröße auf die an einem beliebigen Ort zu erwartende Intensität der Höhenstrahlung verbirgt sich bereits im Namen – die Höhe über dem Meeresspiegel. Weiterhin haben die lokalen geomagnetischen Bedingungen und die Sonnenaktivität Einfluss auf die Höhenstrahlungsintensität. Für Ausfälle von Leistungshalbleitern auf der Erdoberfläche sind hauptsächlich die Neutronen als Komponente der Höhenstrahlung verantwortlich [2]. Daher betrachtet dieser Beitrag im Weiteren nur diese Komponente der Höhenstrahlung.

In Bild 1 ist für einige im JEDEC-Teststandard JESD89A [3] gelistete Standorte die durchschnittliche relative Neutronenflussrate, bezogen auf den Referenzstandort New York City, dargestellt. Deutlich zu erkennen ist die Abhängigkeit zwischen der Höhe über dem Meeresspiegel und der Neutronenflussrate. Neben der Höhe sind jedoch auch andere Einflussfaktoren relevant, da sich an Standorten mit gleicher Höhe die relative Höhenstrahlungsflussrate zum Teil deutlich unterscheidet. Der Grund hierfür ist in den unterschiedlichen geomagnetischen Gegebenheiten in verschiedenen Regionen der Welt zu suchen. Weiterhin hat auch die Variation der Sonnenaktivität Einfluss auf die Neutronenflussrate auf der Erdoberfläche. Die von der Sonne ausgehende Aktivität beeinflusst das Erdmagnetfeld, wodurch die Neutronenstrahlung durch die veränderliche Sonnenaktivität um bis zu 30 Prozent variiert [3].

Wie es zu Ausfällen in Leistungshalbleitern aufgrund von Höhenstrahlung kommt, erfahren Sie auf der nächsten Seite.

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