Сразу скажу, что разговор будет не о каком-то жанре электронной музыки, а об электронных девайсах :)
Какие приборы относят к экстремальной электронике? Если кратко - те, что не боятся ни радиации, ни высоких температур, ни сверхвысоких частот, ни больших напряжений и токов.
Начнем немного издалека - с времен Холодной войны. Тогда между СССР и США велись сразу две гонки - космическая и ядерная.
И для преимущества в обоих военным край нужны были электронные приборы с высокой устойчивостью к радиации для применения в космосе и в условиях ядерной войны.
Обычные транзисторы в условиях сильных ионизирующих излучений работают плохо или не работают вовсе. Такова уж физика твердых тел :)
У биполярных транзисторов проявляются следующие эффекты:
Из-за гамма- и нейтронного излучения появляются необратимые дефекты в кристаллической решетке, приводящие к значительному увеличению удельного сопротивления, снижению коэффициента усиления и возникновению обратного тока.
У МОП-транзисторов тоже все не очень хорошо:
При облучении ионизирующим излучением или сильном нагреве в области под затвором транзистора образуется электрон-дырочная пара.
Электроны достаточно быстро стекают в затвор или подложку под действием внутренних полей. Часть дырок остается на границе Si/SiO2. Из-за этого изменяется проводимость данной области и, вследствие, характеристики транзистора.
Эту проблему попытались решить следующим методом - использовать в качестве подложки изолятор, чтобы электронам некуда было стекать, и они рекомбинировали с дырками, и положительный заряд не возникал. Данная технология получила название кремний на изоляторе (КНИ).
Первой ее модификацией был кремний на сапфире (KHC), активно развивавшийся с середины 70-х годов.
Позже был создан целый набор современных модификаций, у которых в качестве подложки используется уже диоксид кремния.
Велись изыскания и по поводу широкозонных полупроводниковых материалов - они меньше боятся высоких температур и могут работать на более высоких частотах.
Сегодня на рынке изделий экстремальной электроники абсолютно доминирует карбид кремния (SiC). Именно им NASA хотят заменить кремний в устройствах для исследования горячих планет типа Венеры.
Транзисторы из данного полупроводника не только крайне термостойкие, но и более "скоростные" и имеют меньшие потери на переключение, что делает их идеальными для использования в силовой электронике.
К экстремальным иногда относят и другие широкозонные полупроводники - арсенид галлия GaAs и нитрид галлия GaN. Но их экстремальность относится в основном к большому напряжению пробоя и максимальным частотам работы...
Вслед за военными и учеными, как это обычно бывает, экстремальной электроникой заинтересовались разработчики силовых устройств и промэлектроники. Коммерческий интерес стимулировал лавинообразный рост работ в области приборов для экстремальных условий и режимов эксплуатации.
Сегодня они используются в военных и космических системах, авиационной, автомобильной, судостроительной, нефтехимической и пищевой промышленности, а также в добывающих отраслях и атомной энергетике.
В последующих статьях цикла я постараюсь подробнее рассказать о технологиях изготовления, преимуществах и недостатках и сферах применения перечисленных выше полупроводников, а пока можно сравнить их характеристики.
Критическая напряженность характеризует напряжение пробоя полупроводника.
Пороговая энергия - энергия, необходимая для необратимого смещения атома из равновесного положения в решётке (деградации полупроводника). Характеризует стойкость к излучениям.
От подвижности зависит "быстродействие" полупроводника, его частотные свойства.
Статейка вышла чисто текстовая, надеюсь, хоть кому-то было интересно :)
