Por que os tubos de vácuo são mais resistentes a pulsos eletromagnéticos do que os dispositivos de estado sólido?

Ouvi dizer que equipamentos que usam tubos de vácuo geralmente são menos suscetíveis a pulsos eletromagnéticos do que aqueles que empregam dispositivos de estado sólido.
Não sei se é verdade, porque não encontrei nenhuma pesquisa detalhada sobre esse tópico.

Se for verdade, é por causa da diferença de tamanho físico entre esses dispositivos ou há outro motivo?


Pesquisei sobre esse assunto e encontrei um artigo da Science Magazine.
Procurei as partes relevantes e diz:

Mais importante, as próprias forças armadas dos EUA não tiveram problemas, já que a maioria dos equipamentos de campo e navios expostos a EMP datavam das décadas de 1940 e 1950, seus sistemas eletrônicos baseados em tubos de vácuo.

Na década de 1970, foi descoberto que os tubos de vácuo têm cerca de 10 milhões de vezes mais dureza contra EMP do que os circuitos de estado sólido integrados (2).

Como você pode ver no final, ele faz referência a outro artigo:

MA King et al ., Uma visão geral dos efeitos das armas nucleares nas capacidades de comunicação ", Signal (janeiro de 1980).

Após duas horas de busca por este artigo, não consegui encontrar vestígios de uma revista Signal ou algo parecido, lançado nos anos 80.
Encontrei outras citações do mesmo artigo, e ele tem o autor adicional que não está presente na parte de citação do artigo da Science, PB Fleming, mas ainda assim, não há informações sobre esses caras além de pessoas com o mesmo nome, mas com profissões completamente diferentes e outras irrelevantes artigos de pesquisa.

Eu tenho algumas dúvidas sobre a ciência por trás da alegação de que os tubos de vácuo são 10 milhões de vezes mais resistentes contra o EMP, parece meio que um anúncio da época.

Fonte:

Broad, William J. - Pulso Nuclear (I): Awakening to the Chaos Factor
Science 29 de maio de 1981: vol. . 212, Edição 4498, pp 1009-1012
DOI: 10.1126 / science.212.4498.1009

A maioria dos dispositivos semicondutores é projetada para operar em baixa tensão, e tensões significativamente maiores que a tensão operacional de projeto podem destruir os componentes com muita facilidade. Você está certo de que isso tem muito a ver com o tamanho - os componentes dentro de um circuito integrado moderno estão tão próximos que mesmo tensões aplicadas relativamente pequenas podem danificar as camadas finas de óxido e causar a junção de semicondutores e a condução quando não deveria. Tubos de vácuo são apenas pedaços de metal dentro de um tubo de vidro. Não há muito que possa ser danificado. E eles já estão operando em altas tensões na maioria dos casos. Os pulsos eletromagnéticos apenas geram grandes tensões dentro de equipamentos insuficientemente blindados.

Você só precisa considerar duas coisas:

(i) O nível de tensão induzida

(ii) Modo de discriminação.

Os semicondutores usados ​​nos modernos circuitos integrados têm uma tensão de ruptura relativamente baixa . Essa quebra também tende a deixar danos permanentes na forma de uma falha de perfuração (camada de isolamento ou junção PN).

Considere também que o circuito integrado moderno contém milhões de dispositivos semicondutores, mas requer apenas um deles para quebrar, tornando o chip inteiro inútil.

As válvulas, por outro lado, operam em tensões muito mais altas . É improvável que um relâmpago entre os eletrodos cause danos permanentes, pois o isolamento é um vácuo. O EMP pode afetar temporariamente a operação de um circuito.

É provável que as estruturas internas da válvula sejam rastreadas do EMP pelas placas de metal mais externas, atuando como uma gaiola de Faraday.

Continuando a pesquisa do artigo de 1980 por King et al na revista "Signal": Aqui está a citação completa do artigo de King:

Capitão Michael. King, exército dos EUA e Paul B. Fleming, "Uma visão geral dos efeitos das armas nucleares nas capacidades de comunicação", sinal. 34, n. 4, janeiro de 1980, p. 60

Muitas bibliotecas universitárias possuem a revista "Signal". Você pode localizar essas bibliotecas pesquisando no Worldcat.org. Sua biblioteca pública local pode solicitar uma cópia gratuita deste artigo de qualquer biblioteca da universidade, usando o que os bibliotecários chamam de "empréstimo entre bibliotecas".

Não sou especialista, mas tenho quase certeza de que é por causa do tamanho; o circuito de estado sólido utiliza fios integrados muito pequenos que são facilmente sobrecarregados até o ponto de interrupção por uma explosão de EMP. Os tubos de vácuo, no entanto, são definitivamente muito maiores (o transistor foi um avanço devido ao seu tamanho!), Então é lógico que seria necessário um EMP muito mais poderoso para sobrecarregar seus circuitos.