Преобразователи, датчики, сенсоры - Информационный портал © 2011 - 2023 Использование материалов сайта возможно при размещении активной ссылки
ВЛИЯНИЕ НЕЙТРОННОГО ОБЛУЧЕНИЯ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ, ДЕФОРМАЦИИ, МАГНИТНОГО ПОЛЯ
Введение
Развитие техники атомной энергетики, повышенные требования к ней с точки зрения экологии, а также научные исследования в этих областях требуют создания соответствующих средств диагностики.
Измеряемые параметры по величине часто находятся на уровне существующих в окружающей природной среде (например, электромагнитные излучения). Поэтому такие средства должны обладать высокой чувствительностью к контролируемым параметрам и слабо быть подвержены влиянию посторонних воздействий. Для этих целей могут использоваться полупроводниковые измерительные преобразователи при соответствующем выборе материала и конструкции чувствительного элемента.
Экспериментальная часть
В работе представлены результаты экспериментального исследования влияние нейтронного облучения на основные характеристики полупроводниковых измерительных преобразователей температуры, деформации, магнитного поля на основе объемного дисперсного и пленочного поликристаллического германия (Ge-GaAs), поликристаллических эпитаксиальных пленок кремния и монокристаллических эпитаксиальных пленок арсенида галлия [1,2,3]. Известно, например [4,5], что стойкость полупроводниковых приборов к радиационному облучению зависит от уровня легирования, дефектности полупроводникового материала и др.
Нами исследованы преобразователи на основе пленок кремния n-типа проводимости с концентрацией примеси N = 1х10^19 см-3 , пленок n- GaAs c N = 8х10^17 см-3, пленок p-германия с N = 5х10^17 см-3 . Характеристики измерялись при температуре 300 К до облучения и после облучения потоками Ф нейтронов от 8х10^14 см-2 до 1х10^17 см-2. Температура при измерениях стабилизировалась с точностью до 0.1 К. Энергия нейтронов 1 МэВ, интенсивность потока (2-4)х10^8 фл/с.
На рис.1 показана зависимость относительного изменения входного сопротивления Rn /R (где Rn -сопротивление после облучения нейтронами, R - сопротивление до облучения) измерительного преобразователя деформации от величины потока нейтронов. Начальное
входное сопротивление исследованных датчиков 1.7 кОм. Изменения сопротивления не наблюдается до 1х10^16 см-2 , а при 1х10^17 см-2 оно увеличивалось примерно на 40%. Начальный выходной сигнал при напряжении питания 4.5 В увеличился на 12%, что соответствует деформации 40 млн-1, а изменения тензочувствительности не обнаружено.
На рис.2 приведена зависимость относительного изменения входного сопротивления измерительных преобразователей магнитного поля (датчиков Холла) от величины потока нейтронов. Входное сопротивление датчиков 1.1 кОм, начальный выходной сигнал не более 4.5 мВ, чувствительность 350 мВ/Тл. Изменения сопротивления начинаются при потоках 1х10^15 см-2 и составляют величину 15-20 %, а при 1х10^16 см-2 сопротивление возрастает в 3.3 раза. При этом начальный выходной сигнал при постоянном напряжении питания 4.5 В изменялся не более чем на 15 % , что эквивалентно влиянию магнитного поля величиной до 1 мТ. При постоянном напряжении питания чувствительность после облучения уменьшилась примерно в 1.4 раза. После облучения потоками 1х10^17 см-2 сопротивление датчиков растет до бесконечности.
На рис.3 показана зависимость относительного изменения сопротивления измерительных преобразователей температуры (терморезисторов) на основе пленочного и дисперсного
германия. Наблюдается незначительное падение сопротивления до 1 % для дисперсного германия и до 10% для пленочного при потоках 1х10^16 см-2. Изменения термочувствительности преобразователей не обнаружено.
Заключение
Результаты проведенного исследования свидетельствуют о сохранении работоспособности измерительных преобразователей на основе рассмотренных в работе полупроводниковых материалов после их облучения нейтронами до 1х10^16 см-2 (GaAs, Ge) и до 1х10^17 см-2 (Si).
Возникающие изменения характеристик преобразователей после уровней 1х1015 см-2 могут быть в определенной степени учтены, благодаря тому, что наблюдалась хорошая повторяемость результатов. Преобразователи могут быть использованы как для диагностики технических устройств атомной энергетики, так и, благодаря высокой чувствительности, в экологии для контроля параметров окружающей среды, таких как температура, электромагнитные поля, вибрации и др.
Список литературы
1. Отчет по НИОКР: Разработка и изготовление комплекта диагностических датчиков для проведения испытаний на установке "Феникс". Киев,1994, 49с.
2. Желамский М.В., Константинов А.Б., Сычевский С.Е. и др. Ряд прецизионных генераторов э.д.с. Холла. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Электрофизическая аппаратура. 2002. В. I(27), С. 9-14.
3. Горбачук Н.Т., Диденко П.И. Измерительные преобразователи на основе GaAs, поликремния и дисперсного германия и перспективы использования их в условиях радиационного облучения. ХХХIII международная конференция по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами. М. 26-28 мая 2003г. Тезисы докладов, с.160.
4. Викулин И.М., Стафеев В.И. Физика полупроводниковых приборов. М.: Радио и связь, 1990. 264 с.
5. Кулаков В.М., Ладыгин Е.А., Шеховцов В.И. и др. Действие проникающей радиации на изделия электронной техники. М.: Сов. радио, 1980. 224 с.
Горбачук Н.Т., Диденко П.И Влияние нейтронного облучения на характеристики полупроводниковых измерительных преобразователей температуры, деформации, магнитного поля. Поверхность, 2005, 4, p.57-58.
русский / english
Главная >> Публикации >> Влияние нейтронного облучения на характеристики полупроводниковых измерительных преобразователей температуры, деформации, магнитного поля
• Представлена информация о различных преобразователях и датчиках физических величин, параметров различных физических процессов.
• Электрофизические свойства и эффекты в различных электротехнических материалах.
• Теория, экспериментальые результаты, практическое применение
Смотрите также:
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ, ДАТЧИКИ, СЕНСОРЫ
Информация, новости, реклама
