Германиевые диоды (плоскостные и точечноконтактные)

В результате воздействия нейтронного облучения проводимость [16] диодов в обратном направлении увеличивается, в прямом - уменьшается.

Германиевые диоды выходят из строя при потоках более 10 нейтр/см. Заметное изменение характеристик начинается при нейтронном облучении с интенсивностью 10 нейтр/см. При таких условиях облучения германиевые диоды могут работать в схемах, на работоспособности которых не сказывается существенно изменение характеристик проводимости диодов в обратном направлении [16].

При воздействии малых доз гамма-облучения (Ю Р при мощности дозы 6 10 Р/ч) обратный ток плоскостных германиевых диодов возрастает на 10%, на такую же величину уменьшается емкость р-п перехода [27], а также возникают фототоки [16].

Через несколько дней после прекращения облучения [27] эти параметры восстанавливаются до первоначального уровня.

Кремниевые диоды.

Под воздействием нейтронной радиации проводимость точечно-контактных диодов уменьшается в прямом и в обратном направлениях; у плоскостных диодов проводимость в прямом направлении также уменьшается. В обратном направлении проводимость некоторых типов плоскойтных кремниевых диодов с увеличением нейтронного потока сначала увеличивается, достигает максимума при некоторой величине потока, после чего уменьшается.

Повреждения плоскостных диодов обусловливаются, главным образом, изменением характеристик проводимости в прямом направлении. Изменения характеристик тем больше, чем больше мощность потока [16].

Заметные изменения характеристик начинаются при нейтронном облучении потоками около \0 нейтр/см. Если изменения характеристик в прямом направлении не влияют существенно на работу схемы, кремниевые диоды могут быть использованы при облу чении нейтронными потоками Kfi-lO нейтр/см [16].

Воздействие гамма-облучення (мощность дозы 10 Р/ч) вызывает обратимые изменения обратного тока, составляющие Ю А [17].

Характер воздействия облучения электронами и прогонами на германиевые и кремниевые диоды аналогичен нейтронному [16].

5.11. ВОЗДЕЙСТВИЕ РАДИАЦИИ НА ТРАНЗИСТОРЫ

Воздействие быстрых йейтронов вызывает нарушение кристаллической решетки материала (основной эффект) и ионизацию (вторичный эффект) Вследствие этого изменяются параметры полупроводниковых материалов - время жизни неосновных носителей т, удельная проводимость (р) и скорость поверхностной рекомбинации дырок с электронами. Вследствие изменения указанных параметров под действием радиации уменьшается коэффициент усиления

по току Ро( о); увеличивается обратный ток коллектора /ко fl6]; возрастают шумы транзистора [22 .

Изменения коэффициента усиления являются необратимыми, изменения обратного тока могут быть необратимыми и обратимыми.

Бомбардировка протонами и электронами влияет на характеристики транзисторов так же, как нейтронная радиация.

Влияние радиации на коэффициент усиления

Максимальный интегральный поток частиц Ф, который может выдержать транзистор для заданного изменения параметра Ро. определяется из соотношения [15]:

где / ~ граничная частота усиления пр току в схеме с общей базой, Гц; ро - коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером (до начала облучения); Ро-коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером (после облучения); К - постоянная, зависящая от типа транзистора, (нейтрс)/см2 (табл. 5.14).

ТАБЛИЦА Б.и

Значения коэффициента К

Как видно из табл. 5.14, наибольшее значение величины К, а следовательно, и наибольшую радиационную стойкость имеют германиевые р-п-р транзисторы.

Экспериментально установлено [22], что германиевые р-я-р транзисторы, при прочих равных условиях, выдерживают поток быстрых нейтронов на 1-2 порядка больше, чем кремниевые. Ориентировочно для оценки радиационной стойкости транзисторов можно воспользоваться диаграммой, изображенной на рис. 5.7 [22]. Данные, приведенные на этой диаграмме, получены в результате облучения транзисторов 28 различных типов нейтронами и гамма-лучами. Левые границы прямоугольников соответствуют тем значениям потоков и доз, при которых становятся заметными необратимые изменения, а правые границы - значениям потоков и доз, при которых характеристики транзистора находятся на грани пригодности ( в качестве критерия годности выбрано изменение коэффициента усиления Ро).

При выборе типов транзиоторов ддя увтройотв рявотающи в

условиях ионизирующей радиации, предпочтеине следует отдавать германиевым р-п-р транзисторами с высоким значением и малым Ро[15].

Транзие-торы

База

Юне11тр/см

1.5W г.510 2.5W i.5w ЦЮ Р

Рис. 5.7. Радиационная стойкость кремниевых и германиевых транзисторов G разной толщиной базы.

Влияние радиации на величину обратного тока коллектора

Под действием радиации происходят в основном кратковременные изменения величины /ко [15. 22, 23]. Причины этих изменений следующие:

- ионизации, создаваемая гамма-лучами, изменяющая поверхностные свойства полупроводника [22, 23];

- напряжение фотогальванического происхождения при образовании электронно-дырочных пар [15, 22]; это напряжение зависит от времени жизни неосновных носителей Заряда и тем выше, чем больше время жизни;

- свойства материала корпуса, окружающего пере;$од; материал корпуса оказывает влияние на величину поверхностных эффектов [23];

- разрушения в полупроводнике, обусловленные нейтронами. Удовлетворительного метода предсказания действия радиации

на обратный ток коллектора до сих пор не обнаружено. Экспериментально установлено, что ток / о как германиевых, так и кремниевых транзисторов возрастает в течение периода облучения. При удалении их из поля облучения обратный ток может уменьшаться либо до своего первоначального, либо до промежуточного значения, обусловленного необратимыми изменениями [22].

Влияние радиации на шумы транзистора

Внезапная ионизация, создаваемая радиацией, инжектирует избыток носителей в транзистор, вследствие чего возникают значительные шумы. Было, например, установлено [22], что в