р.с). При цьому частина електронно-доручених пар може бути зібрана полем р-п переходу також у квазинейтральной області (КНО) на відстані рівному дифузійній довжині носія заряду.
Приклад практичної реалізації конструкції.
Пропонований перетворювач може бути реалізований на пластинах кремнію КЕФ 5 до ?? см з орієнтацією (100) за технологією, представленої на рис. 3. При цьому як ізотопного джерела може бути обраний 63Ni, який має великий період часу напіврозпаду (100,1 років) і випускає електронне випромінювання з середньою енергією 17 кеВ і максимальною енергією 64 кеВ, практично безпечний для здоров'я людини. Така енергія електронів менше енергії дефектоутворення в кремнії (160 кеВ). При цьому глибина поглинання в кремнії електронів з середньою енергією 17 кеВ становить приблизно 3.0 мкм, а для 90% поглинання - 12 мкм. Дані розміри повинні відповідати глибин залягання р-п переходів і величиною ОПЗ, що досягається на типових кремнієвих структурах. Слід, відзначити, що в якості радіоактивного ізотопу можуть бути використані інші матеріали, наприклад, твердотільний джерело тритію і т.д.
Технічні переваги винаходу:
конструкція бета батарейки дозволяє отримати практично в два рази більшу потужність, в порівнянні зі звичайним р- i-п діодом (розміри п + контактної області багато менше розмірів р + горизонтальних областей і її внеском можна знехтувати);
при виробництві бета батарейки перетворювача іонізуючих випромінювань використовується мікроелектронна технологія;
конструкція високовольтної батареї збирається з елементарних батарейок шляхом їх склеювання електропровідним клеєм (див рис 4);
сучасні технології виготовлення пластин дозволяють провести утонение пластин кремнію до оптимальних розмірів Н=40 мкм відповідних глибині поглинання бета випромінювання в кремнії, що дозволяє отримувати максимальну потужність випромінювання і, відповідно, ЕРС на одиницю об'єму (ваги) перетворювача ;
таке джерело ЕРС забезпечить пряму зарядку акумулятора при відсутності сонячних батарей при мінімальному її вазі і розмірах, що важливо, наприклад, для застосування в безпілотних літальних апаратах, вибухонебезпечних приміщеннях - шахтах, нічних індикаторах, розташованих у важкодоступних місцях , електростимулятором серця і т.д.;
? важливою обставиною є також те, що термін служби такого перетворювача визначається періодом напіврозпаду радіоактивного матеріалу, який для 63Ni становить 100,1 років, що більш ніж достатньо в більшості застосувань.
Список літератури
- Rappaport P. The Electron-Voltaic Effect in pn Junctions Induced by Beta-Particle Bombardment/P. Rappaport//Phys. Rev. 1954. V. 93. P. 246.
- Rappaport P. Radioactive battery employing intrinsic semiconductor/P. Rappaport//US Patent 5,973. 1956.
- Miniature Atomic Powered Battery raquo ;, Radio and TV News, V.57. May. 1957. P.160.4- Chandrashekhar MVS, Thomas Ch.I .; Li H., Spencer M.G .; Lal A. Demonstration of a 4H SiC Betavoltaic Cell//Applied Physics Letters. V. 88. N3. 2006. P. 033506. 1-3.
- Cheng Z., Zhao Z., San H .; Chen X. Demonstration of a GaN betavoltaic microbattery//Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (NEMS). 2011. IEEE International Conference. P. 1036-1039.
- Довгий А. Л. Бета-перетворювачі енергії на основі макропористого кремнію//четвертий Міжнародна наукова конференція «Матеріали і структури сучасної електроніки», 23-24 вересня 2010 року, Мінськ, Білорусь. С.57-60.
- Sun W., Hirschman KD, Gadeken LL and Fauchet PM Betavoltaic and photovoltaic energy conversion in three-dimensional macroporous silicon diodes//Physica status solidi (a). 2007. V. 204. N 5. P. 1536-1540.
8- Sun W., Kherani N.? P., Hirschman K.? D., Gadeken L.? L. and Fauchet P.? M. A Three-Dimensional Porous Silicon pn Diode for Betavoltaics and Photovoltaics//Advanced Materials. 2005. V. 17. N 10. P. 1230-1233.
- Gadeken LL, Engel PS, Laverdure KS Apparatus for generating electrical current from radioactive material and method of making same. USA Patent. US20080199736A1. Pub. date: 21.08.2008.
- Chandrashekhar MVS, Thomas Ch.I., Spencer MG Betavoltaic cell. USA Patent. US7939986B2. Pub. date: 10.05.2011.
- Park SM, Ahn JH, Kim SI and Lee N.-E. NO-Induced Fast Chemical Dry Thinning of Si Wafer in NF3 Remote Plasmas//Journal of the Korean Physical Society. V. 54. N 3. March 2009. P. 1127-1130.
- Guo H., Zhang K., Zhang Yu., Zhang Yu., Han Ch., Shi Ya. I-layer vanadium-doped pin type nuclear battery an...
