Датчик радіації

Реферат: Датчик радіації містить вимірювальний міст з чотирьох напівпровідникових елементів. Як всі чотири елементи використовують польові транзистори. При цьому два елементи, що розташовані за однією діагоналлю мосту, мають від'ємний коефіцієнт струмової радіаційної чутливості, а два інші, які розташовані за другою діагоналлю, мають додатній коефіцієнт чутливості. UA 103817 U (12) UA 103817 U UA 103817 U 5 10 15 20 25 30 35 Корисна модель належить до напівпровідникової електроніки, а саме до конструкції датчиків радіації, і може бути використана в пристроях вимірювальних приладів, автоматики та екології. Відоме використання напівпровідникових елементів (резисторів і діодів) для детектування радіаційних потоків (швидких електронів, гамма-опромінення, нейтронів і т. д.) [1]. Найближчим аналогом (прототипом) корисної моделі є датчик на базі вимірювального мосту (так званий міст Уітстона) з двома навантажувальними резисторами та двома напівпровідниковими резисторами, чутливими до вимірювального потоку радіації [2]. Недоліком цього датчика є низька чутливість до слабких потоків радіації. В основу корисної моделі поставлено задачу забезпечити збільшення чутливості датчика до слабких потоків радіації. Технічним рішенням задачі є використання в схемі як всіх чотирьох елементів мосту польових транзисторів, причому як два елементи, розташовані за однією діагоналлю мосту, використовуються польові транзистори з р-n переходом як затвор (ПТ), які мають від'ємний коефіцієнт струмової радіаційної чутливості, а як два інших МДН-польові транзистори (метал діелектрик напівпровідник) з додатнім коефіцієнтом чутливості. Роботу датчика радіації можна проілюструвати за допомогою електричної схеми, зображеної на кресленні. При відсутності потоку радіації Φ міст балансується за допомогою змінного резистора R таким чином, щоб потенціали U1 та U2 були однакові і вихідна напруга UB=0. При опроміненні транзисторів опір ПТ зростатиме, а МДН транзисторів зменшується, що призводить до збільшення U1 та зменшення U2, відповідно UΒ=U1-U2 зростає зі збільшенням потоку радіації. Спільна зміна опорів всіх чотирьох транзисторів при опроміненні забезпечує збільшення радіаційної чутливості датчика. Експериментальна перевірка роботи датчика відбулася із використанням двох промислових ПТ типу 2П202Г з р-n переходом як затвора та двох МДН типу КП-306 в пластикових корпусах. 8 При опромінені гамма-квантами з енергією 1МеВ дозою 10 Р опір ПТ збільшувався в 2 рази. Причиною цього є утворення в каналі ПТ радіаційних дефектів, на які захоплюються рухливі електрони, що зменшує їх концентрацію. При опроміненні МДН структур, в діелектрику утворюються додатні заряди, електричне поле яких збільшує концентрацію електронів в каналі і зменшує опір каналу. Випробування датчика показали, що його радіаційна чутливість в 5-10 разів більша, ніж у прототипі. Технологія виготовлення транзисторів датчика не відрізняється від звичайної технології виготовлення напівпровідникових діодів і транзисторів, та вони можуть бути виготовлені на будь-якому заводі електронної промисловості. Джерела інформації: 1. Иванов В.И. Курс дозиметрии. - Μ.: Энергоатомиздат, 1988. - 400 с. 2. Виглеб Г. Датчики. - М: Мир, 1989. - 196 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 Датчик радіації, що містить вимірювальний міст з чотирьох напівпровідникових елементів, який відрізняється тим, що використовують як всі чотири елементи польові транзистори, причому два елементи, що розташовані за однією діагоналлю мосту, мають від'ємний коефіцієнт струмової радіаційної чутливості, а два інші, які розташовані за другою діагоналлю, мають додатній коефіцієнт чутливості. 1 UA 103817 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2