арея. Незважаючи на велику кількість пророблених робіт зі створення конструкцій і технологій бетагальваніческіх батарей на сьогоднішній день у світі відсутні такі батареї, які могли б здійснити основне електроживлення електронних пристроїв. Одним із головних завдань при проектуванні радіаційно-стимульованих джерел живлення є вибір радіоізотопа, і спосіб перетворення испускаемой їм енергії.
Основним напрямком ПНІ стало створення нових конструкцій і топологій бетавольтаіческіх батарей, дослідження глибоких мікропор з високим аспектним співвідношенням в кремнії і технологія заповнення мікропор радіоізотопом.
Напрям досліджень:
аналітичний огляд літератури з даної тематики, включаючи патентний пошук;
математичне моделювання бетавольтаіческіх батарей;
розробка конструкції і технології виготовлення бетавольтаіческіх батарей на основі пористих кремнієвих структур;
розробка методики вимірювання бетавольтаіческіх батарей на основі пористих кремнієвих структур;
вимір ВАХ бетавольтаіческіх батарей на основі пористих кремнієвих структур;
Способи вирішення поставлених завдань:
використання сучасних середовищ моделювання;
проектування топології в САПР
вимір експериментальних даних на сучасному атестованому обладнанні;
застосування перевірених і надійних методів і засобів вимірювань;
аналіз отриманих експериментальних даних зі світовими дослідженнями з даної тематики;
Літературний огляд показав, що на кремнії в основному використовувалися планарні конструкції. Однак, на відміну від планарної pin структури, структура з мікро каналами має сильно розвиненою поверхнею, при заповненні каналів радіоізотопом збільшиться ефективність перетворення, оскільки 90% випромінювання буде потрапляти в обсяг напівпровідникової структури.
4. Проведення комп'ютерного моделювання різних варіантів конструкцій елементарних комірок автономного джерела живлення. Вибір оптимальної конструкції елементарної комірки
.1 Моделювання роботи радіаційно-стимульованих джерел живлення
Моделювання чутливості кремнієвих радіаційно-стимульованих джерел живлення проводили за допомогою рішення базової системи рівнянь [34].
Розглянемо в простому випадку метод рішення рівняння безперервності. При чисельному рішенні рівняння безперервності в базі дифузійного транзистора вихідне диференціальне рівняння в приватних похідних представляється в різницевій формі, тобто нескінченно малі диференціали замінюються кінцевими різницями. При цьому вся область моделювання розбивається на достатньо малі елементи, щоб можна було прийняти лінійну зміну функції в рамках одного елемента.
, (1)
Внаслідок того, що на першому етапі вирішували стаціонарну задачу, рівняння (9) представляється у вигляді
. (2)
Тоді доданки правої частини рівняння безперервності можна представити у вигляді:
,
,
.
Беручи граничні умови на краях області, і здався початковим розподілом рухливих носіїв заряду, отримуємо систему нелінійних рівнянь. Таким чином, замість диференціального рівняння в приватних похідних, необхідно вирішувати систему нелінійних алгебраїчних рівнянь.
Аналогічно, рівняння Пуассона також може бути представлено у різницевої формі. Однак для цього необхідно встановити зв'язок між концентрацією рухливих носіїв заряду і потенціалом.
Рівень Фермі був введений при розгляді статистики ансамблю електронів при тепловій рівновазі [35]. Однак теплова рівновага порушується під впливом падаючого випромінювання або напруги, прикладеної до pn переходах. Для аналізу цих нерівноважних випадків вводиться два зв'язаних параметра квазірівні Фермі. Квазірівні Фермі визначаються таким чином, щоб зберегти співвідношення між концентраціями власних носіїв і концентраціями електронів і дірок в такому ж вигляді як для теплового рівноваги. При нерівноважних умовах аналогічні рівняння можна написати, тільки якщо визначені два квазірівні Фермі: один для електронів і один для дірок.
; (3)
; (4)
, (5)
де Ei - власний рівень Фермі.
Відстань між квазірівні Фермі являє собою міру відхилення вільних носіїв заряду від теплового рівноваги. При тепловій рівновазі ця відстань дорівнює нулю. Квазірівні Фермі відповідають квазіпотенціали:
; (6)
, (7)
де j - потенціал, відповідний середині забороненої зони
j=- (Ei/q).
Звідси концентрації електронів і дірок можна представити у вигляді:
; (8)
; (9)
, (10)
де nie - еффектівная концентрація власних носіїв заряд в напівпровіднику, що враховує ефект звуження забороненої зони при сильному легуванні.
Якщо прийняти, що - потенціал, відповідний поло...
