Perché i tubi a vuoto sono più resistenti agli impulsi elettromagnetici rispetto ai dispositivi a stato solido?

Ho sentito che le apparecchiature che utilizzano tubi a vuoto sono generalmente meno sensibili agli impulsi elettromagnetici rispetto a quelli che utilizzano dispositivi a stato solido.
Non so se sia vero, perché non ho trovato alcuna ricerca dettagliata su questo argomento.

Se è vero, è a causa della differenza di dimensioni fisiche tra questi dispositivi o c'è un altro motivo?


Ho cercato su questo argomento e ho trovato un articolo dalla rivista Science.
Ho cercato le parti pertinenti e dice:

Ancora più importante, l'esercito americano stesso non aveva avuto problemi, poiché la maggior parte delle attrezzature e delle navi da campo esposte all'EMP risalgono agli anni '40 e '50, i loro sistemi elettronici si basavano su tubi a vuoto.

Negli anni '70 è stato scoperto che i tubi a vuoto hanno una durezza circa 10 milioni di volte maggiore rispetto all'EMP rispetto ai circuiti integrati a stato solido (2).

Come puoi vedere alla fine, fa riferimento a un altro articolo:

MA King et al ., Una panoramica degli effetti delle armi nucleari sulle capacità di comunicazione, "Signal (gennaio 1980).

Dopo 2 ore di ricerche per questo articolo, non sono riuscito a trovare tracce di una rivista Signal o qualcosa del genere, pubblicato negli anni '80.
Ho trovato altre citazioni dello stesso articolo, e ha l'autore aggiuntivo non presente nella parte citata dell'articolo di Science, PB Fleming, ma ancora, nessuna informazione su questi ragazzi a parte le persone con lo stesso nome ma professioni completamente diverse e altre irrilevanti documenti di ricerca.

Ho dei dubbi sulla scienza alla base dell'affermazione che i tubi a vuoto sono 10 milioni di volte più resistenti all'EMP, sembra un annuncio pubblicitario di quel tempo.

Fonte:

Broad, William J. - Nuclear Pulse (I): Awakening to the Chaos Factor
Science 29 maggio 1981: Vol. 212, Numero 4498, pagg. 1009-1012
DOI: 10.1126 / science.212.4498.1009

La maggior parte dei dispositivi a semiconduttore sono progettati per funzionare a bassa tensione e tensioni significativamente più elevate rispetto alla tensione operativa di progetto possono distruggere i componenti molto facilmente. Hai ragione a dire che ciò ha molto a che fare con le dimensioni: i componenti all'interno di un moderno circuito integrato sono così vicini tra loro che anche tensioni applicate relativamente piccole possono danneggiare gli strati di ossido sottili e causare la rottura e la conduzione delle giunzioni dei semiconduttori quando non dovrebbero. I tubi a vuoto sono solo pezzi di metallo all'interno di un tubo di vetro. Non c'è molto che possa essere danneggiato. E stanno già funzionando ad alta tensione nella maggior parte dei casi. Gli impulsi elettromagnetici generano solo grandi tensioni all'interno di apparecchiature non sufficientemente schermate.

Devi solo considerare due cose:

(i) Il livello di tensione indotta

(ii) Modalità di guasto.

I semiconduttori utilizzati nei moderni circuiti integrati hanno una tensione di interruzione relativamente bassa . Questa rottura tende anche a lasciare danni permanenti sotto forma di un guasto "perforazione" (strato isolante o giunzione PN).

Considera anche che il moderno circuito integrato contiene milioni di dispositivi a semiconduttore ma richiede solo uno di questi per la rottura rendendo inutilizzabile l'intero chip.

Le valvole, invece, funzionano a tensioni molto più elevate . È improbabile che un lampo tra gli elettrodi produca danni permanenti poiché l'isolamento è un vuoto. L'EMP può temporaneamente influire sul funzionamento di un circuito.

Le strutture interne della valvola sono probabilmente schermate dall'EMP dalle piastre metalliche più esterne che fungono da gabbia di Faraday.

Seguendo la ricerca dell'articolo del 1980 di King et al sulla rivista "Signal": Ecco la citazione completa dell'articolo King:

Cap. Michael A. King, US Army e Paul B. Fleming, "Una panoramica degli effetti delle armi nucleari sulle capacità di comunicazione", Signal. Vol 34, n. 4, gennaio 1980, pag. 60

Molte biblioteche universitarie possiedono la rivista "Signal". Puoi trovare queste librerie cercando in Worldcat.org. La tua biblioteca pubblica locale può richiedere una copia gratuita di questo articolo a qualsiasi biblioteca universitaria, usando quello che i bibliotecari chiamano "prestito interbibliotecario".

Non sono un esperto, ma sono abbastanza sicuro che sia a causa delle dimensioni; i circuiti a stato solido utilizzano fili integrati molto piccoli che possono essere facilmente sovraccaricati fino al punto di rottura da uno scoppio di EMP. I tubi a vuoto, tuttavia, sono sicuramente molto più grandi (il transistor è stato un passo avanti a causa delle sue dimensioni!), Quindi è logico che ci vorrebbe un EMP molto più potente per sovraccaricare i suoi circuiti.