тури.
Потім, визначається розподілу згенерованих носіїв заряду під впливом бета частинок. Розроблено програми розрахунку пробігів електронів в т. Ч. Методом Монте-Карло [34]. У роботах [39-41], проводилися моделювання розподілу енерговиділення.
Для моделювання генерації електронно-діркових пар в напівпровідниковій структурі прийнята аналітична модель, запропонована в роботі [42]. Електронний пучок був описаний виразом
, (54)
де G0 загальна швидкість генерації, яка задається виразом
, (55)
де E - енергія електронів; Ib - струм електронного пучка; q - заряд електрона; Ei - енергія, необхідна для утворення електронно-діркової пари; k - частка електронів, що втрачається на зворотне розсіювання.
З урахуванням відомих параметрів і значення k=0,08 для кремнію вираз (54) можна переписати
. (56)
Функція враховує бічне розподіл швидкості генерації електронно-діркових пар і для кремнію описується виразом
, (57)
, (58)
де d - діаметр електронного пучка і R повна глибина пробігу електронів.
Глибина проникнення залежить від енергії і може бути описана виразом Канаян-Окаяма.
, (59)
де RK-O дається в мікрометрів, A - середній атомний вага зразка, E0 - енергія електронів в кеВ, Z - середній атомний номер зразка,? - щільність в г/см3.
Функція? описує глибину розподілу швидкості генерації електронно-діркових пар і апроксимується виразом
, (60)
де - глибина, нормалізована до повної глибині проникнення електрона=z/R в області 0 lt; lt; R. На малюнку 19 показаний вид функції.
Малюнок 19? Нормалізована глибина розподілу електронно-доручених пар, генерованих у кремнії [42]
Розподіл електронно-доручених пар розраховували виходячи з умови нормування до повного кількістю генерованих пар G0. У результаті виходило розподіл швидкості генерації електронно-діркових пар в структурі.
Малюнок 20? Приклад розподілу швидкості генерації електронно-діркових однією часткою [18]
Початковий розподіл генерованих електронів і дірок задається виразами
; (61)
. (62)
Потім вирішувалося рівняння неперервності для розподілу надлишкових електронів і дірок вирішували.
Далі визначалося кількість електронів і дірок, які давали внесок у радіаційно-стимульовані струми з області просторового заряду, розраховуючи рівняння переносу, на кордоні області просторового заряду [43]:
, (63)
. (64)
Дрейфовий струм ОПЗ розраховували за допомогою виразу
. (65)
Діапазон енергій задавався в межах від 0,001 до 66,7 кеВ (спектр випускання електронів з 63Ni) для визначення залежностей чутливості до випромінювання, і в кожній точці спектрального діапазону визначали генерований струм. Для аналізу протікають фізичних процесів і подальшої оптимізації конструкції було прийнято окремо визначати внесок різних областей в радіаційно-стимульовані струми. Здавалося потік випромінювання 0,1 мкВт/см2, відповідний діапазону потужності випромінювання з 63Ni [43]. У результаті отримували спектральні розподілу чутливості в одиницях А/Вт
.2.1 Вихідні дані для розрахунку
Для розрахунків використані оптичні та електрофізичні характеристики напівпровідникових шарів бази даних ФТІ ім. А.Ф. Іоффе [44]. Так як передбачається робота при кімнатній температурі, для розрахунків використано характеристики при 300 К (таблиця 2).
Таблиця 2 - Базові характеристики кремнію, використані для моделювання роботи
ХарактерістікаЗначеніеШіріна забороненої зони, Eg1.17 - 4.73 · 10-4 · T2/(T + 636) 1,12 еВСобственная концентрація рухливих носіїв заряду, ni (Nc? N?) 1/2exp (-Eg/(2kbT)) 1 · 1010 см - 3Плотность станів в зоні провідності, Nc6.2 · 1 015 · T3/2 3,2? 1019 см - 3Плотность станів в зоні провідності, Nv3.5 · 1015 · T3/2 1,82? 1019 см - 3Діелектріческая константа11,7Сродство до електрону4,05 еВПодвіжность електронів? +1400 См2 В - 1с - 1Подвіжность дірок? 450 см2 В - 1с - 1Время життя дірок в n-Si (n0 »1012 см - 3), при низькому рівні інжекції? p ~ 8 · 10-4 СВРЕМ життя електронів в чистому p-Si при низькому рівні інжекції? n ~ 1 · 10-3 сСкорость поверхневої рекомбінації 102? (6-8) · 104 см/с
Рухливості електронів і дірок залежать від рівня легування напівпровідника, тому при моделюванні враховувалися залежності наведені в [44].
. 3 Розрахунок основних параметрів кремнієвих бета-стимульованих джерел живлення
Загальна товщина напівпровідникової структури становила 40 мкм. При моделюванні вважали, що випускання електронів з Ni63 відбувається рівномірно по енергіях. Зрозу...
