Базанов_ЭН-44_1

1.

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования «Национальный исследовательский университет
«Московский институт электронной техники»
Институт «Интегральной Электроники»
«Разработка топологии и конструкции датчика
альфа-излучения на основе кремния»
Студент Базанов Д.Д.
Руководитель Левицкий Д.О.
Консультант Магарамов С.А.
2024 Год.
1

2.

Цель и задачи
Цель: Анализ научных публикаций и определение ключевых параметров датчика,
обеспечивающих его оптимальную работу в конкретных условиях эксплуатации.
Задачи:
1.
2.
3.
4.
5.
Провести анализ современных технологий датчиков альфа-излучения.
Выбрать оптимальный тип датчика.
Определить ключевые характеристики датчика.
Составить настраиваемые параметры датчика.
Разработать алгоритма расчета МАЭД и АЭД.
2

3.

Актуальность и проблемы
Актуальность:
• Мониторинг альфа-излучения (радиационная безопасность).
• Необходимость в эффективных, надежных и экономичных датчиках.
Проблемы:
• Малая проникающая способность альфа-частиц.
• Радиационные повреждения и радиационная стойкость.
• Температурная зависимость датчиков.
• Сложность калибровки и влияние условий среды.
3

4.

Типы датчиков
3D-кремниевые датчики
• Преимущества:
1. Высокая чувствительность
2. Высокая радиационная стойкость
3. Малое время сбора носителей заряда
4. Пониженная зависимость от толщины подложки
• Недостатки:
1. Сложность и высокая стоимость производства
PIN-диоды
• Преимущества:
1. Высокая эффективность разделения и сбора носителей заряда
2. Возможность оптимизации толщины i-области
• Недостатки:
1. Зависимость характеристик от толщины и качества i-области
Структура PIN-диода
4

5.

Концепция датчика
PIN-диод.
Структура: планарная, оптимизированная геометрия электродов.
Пассивация: многослойная (SiO2/Si3N4), защитное покрытие.
Интеграция: предусилитель, обработка сигнала, CAN.
Корпус: герметичный, алюминиевый, IP68.
Структура корпуса датчика
5

6.

Параметры датчика
Параметры
Значение
t0
1с
dead tm fine
~ 7E-05 с
dead tm coarse
~ 2E-05 с
Описание
Продолжительность единичного
измерения.
Мёртвое время чувствительного
счётчика.
Мёртвое время грубого счётчика.
Порог скорости счёта для перехода
s1 fine2coarse
~ 30 1/с
из чувствительного диапазона в
грубый.
Порог скорости счёта для перехода
s2 coarse2fine
~ 10 1/с
из грубого диапазона в
чувствительный.
6

7.

Алгоритм расчёта МАЭД и АЭД
7

8.

Заключение
В ходе прохождения практики:
Проведен анализ современных научных публикаций по теме разработки
кремниевых датчиков альфа-излучения.
Рассмотрены различные типы датчиков, выявлены их преимущества и
недостатки.
На основе полученных данных предложена концепция тонкоплёночного PINдиодного датчика
8

9.

Литература
СВЧ устройства на полупроводниковых диодах. Проектирование и расчет. Под
редакцией И.В.Мальского и Б.В.Сестрорецкого.
R.Caverly and G.Hiller. Establishing the minimum reverse bias for a p-i-n diode in a
high-power switch.
Н.Т.Бова, Ю.Г.Ефремов, В.В.Конин. Микроэлектронные устройства СВЧ.
MACOM tech. Comparison of Gallium Arsenide and Silicon PIN diodes for High Speed
Microwave Switches.
Раджапов
С.А.,
изготовление
Раджапов
кремниевых
Б.С.,
Рахимов
Р.Х.
Особенности
поверхностно-барьерных
детекторов
технология
большой
чувствительной рабочей площадью для измерения активности естественных
изотопов
9