|
| |
|
Слаботочка Книги воздействия радиации; Ф. и К„-интегральный поток у-лучей или нейтронов ц соответствующие константы повреждения; т - постоянный коэффициент, равный 1 и 2 (при постоянном прямом смещении) и 1,5 I и 3 (при постоянном прямом токе) для малых и больших смещений соответственно. Из структуры этой формулы видно, что излучатель (и оптрон) будет тем устойчивее к воздействию радиации, чем меньше начальное значение времени жизни носителей заряда и чем меньше константа повреждения. Наименее стойкими являются излучатели из арсенида галлия, легированного кремнием, полученные методом жидкофазной эпитаксии; «Д=(6. . .8,5) 10- рад-1 -и тоК«(3 ... 14) X Х10->2 см2 [42-45]. Для излучателей, изготовленных путем диффузии цинка в арсенид галлия, значения этих констант в 20 ... 30 раз меньше. Характерно для этих излучателей, что радиационные дефекты, созданные у-облучением, почти полностью «отжигаются» после пропускания импульса прямого тока, чего нет в случае GaAs(Si) (рис. 1.26). Радиационная стойкость арсенидогаллиевого излучателя существен--но возрастает при замещении в кристаллической решетке части атомов галлия алюминием (рнс. 1.27), т. е. при переходе! к ОаА1А5-излучателя1« Характерно, что уже при введении 1 % А1 стойкое к у-лучам возрастает более чем вдвое. Воздействие проникающей радиации ведет не только к необратимому уменьшению Ki, но и к изменению вре менных параметров. Так, исследование переключатель ных оптоэлектронных микросхем показало, что после  Рис. 1.26. Зависимость Ki оптронов с различными излучателями от дозы у-облучения и характер восстановления после «отжига» прямым током 20 мА (/), 30 мА (2) и 50 мА (3) И,п,произе.ед. 100  воздействия у-облучепия дозой 5-10 рад время задержки включения возрастает в 2 ... 3 раза [46]. Описанные изменения свойств оптронов (уменьшение Ki) относятся ко времени после прекращения действия облучения, в течение самого облучения передаточные свойства оптрона еще хуже (вплоть до полной потери его работоспособности). Время восстановления работоспособности после прекращения импульсов облучения, т. е.-время достижения нового равновесного состояния., близко к 3-10- с для GaAs (Si)- и к 3-10-8 с для GaAs (Zn)-излучателей. Приведенные в этом параграфе данные показывают, что принципиально оптроны на основе известных арсенидогал-лиевых излучателей могут быть стойкими к воздействию потока нейтронов вплоть до 102 ... Юз см- и дозы у-лучей до 10 ... ... 10 рад. Сложность гарантированного обеспечения такой стойкости связана с тем, что практически невозможно прогнозировать точное значение ТоКт, « для каждого конкретного образца излучателя. Повышение радиационной стойкости оптронов постоянно остается сложной, не до конца решенной задачей. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Носов Ю. Р. Оптроны. - Зарубежная радиоэлектроника, 1974, № 9, с. 22-60. 2. Мешков В. В. Основы светотехники. - М.: Энергия, 1979 - 368 с. f3. Казанкин О. Н., Лямичев И. Я., Николаев Ю. Н. и др. Прикладная электролюминесценция/ Под ред. М. В. Фока. -М.: Сов. радио, 1974.-416 с. 4. Власенко Н. Д., Гергель А. Н. и др. Низковольтные электролю- минесцентные пленочные структуры постоянного тока. - Элек-5-767 65 0,30 x Рис. 1.27. Зависимости коэффициентов радиационного повреждения Gai-iAIAs от содержания алюминия x тролюминесцеиция твердых тел и ее применение. - Киев: Нау-кова Думка, 1972.-228 с. 5. Вергунас Ф. И., Кононеико В. И., Лурье В. И. Особенности деградации пленочных электролюминесцентных индикаторов. - Микроэлектроника и полупроводниковые приборы/ Под ред. А. А. Васенкова и Я. А. Федотова. - М.: Сов. радио, 1979„ вып. 4, с. 286-291. • 6. Бистабильные фоторезисториые оптроны/ Е. Л. Иваноу! И. А. Дворников, В. И. Ильинский и др. - Энергия, 1976, 8" 7. Берг А., Дин П. Светодиоды. - М.: Мир, 1979, 686 с. 8. Рывкин С. М. Фотоэлектрические явления. - М.: Физматги 1963, 496 с. , ; 9. Christensen О. Quantum efficiency of the internal photoelectr effect in silicon and germanium. - Appl. Phys., 1976, V. 47, № p. 689-695. 10. ГОСТ 19852-74. Фоторезисторы. Фотодиоды. Фототраизнсторь Фотоэлектрические пара.метры и их характеристики. 11. Васильев А. М., Ландсман А. П., Полупроводниковые фото , преобразователи. - М.: Сов. радио, 1971.-248 с. 12. Носов Ю. Р. Физические основы работы полупроводниковог диода в импульсном режиме. - М.: Наука, 1968. - 264 с. 13. Ван Русбрек В., Шокли В. Излучательная рекомбинация элекЛ тронов и дырок в германки. - В кн.: Проблемы физики полу- проводников: Пер., с англ. - М.: ИЛ, 1958. ; 14. Шокли В., Рид В. Статистика рекомбинации электронов и ды- рок. - В кн.: Полупроводниковые электронные приборы: Пер. с англ. -М.: ИЛ, 1953. 15. Амброзяк А. Конструкция и технология полупроводниковых фотоэлектрических приборов. - М.: Сов. радио, 1970. 16. Автоиомов В. А., Варламов И. В., Кнрпиленко В. Г. и др. О выборе площади фоточувствительного окна приемника в опто-j электронной паре. - Микроэлектроника, 1974, т. 3, вып. 4, с. 354-357. 17. Тришенков IVt. А., Фример А. И. Фотоэлектрические полупро-] водниковые приборы с р-и-пере.ходами. - Полупроводниковые, приборы н их применение/ Под ред. Я. А. Федотова. - М.: Сов. радио, 1971, вып. 25, с. 159-203. 1 18. Алферов Ж. И., Андреев В. 1VI., Корольков В. И. и др. Гетеро-1 переходы AliGai a:As-Ga.\s. - В кн.: Физика электронно-ды- рочных переходов и полупроводниковых приборов. - М. - Л.: Наука, 1969.-260 с. 19. Шарма Б. Л., Пурохит Р. Н. Полупроводниковые гетеропереходы: Пер. с англ./ Под ред. Ю. В. Гуляева. -М.: Сов. радио, 1979. 20. Андреев В. 1VI., Долгинов Л. IW., Третьяков Д.Н. Жидкостная эпитаксия в технологии полупроводниковых приборов. - М.: Сов. радио, 1975.-328 с. 21. Нейгауз Л. 1VI., Бер. А. Ю., Новоселова И. А. и др. Излучатели для оптронов и оптронных интегральных схем. - Электронная техника. Сер. 2, 1976, вып. 4, с. 15. 22. Hsieh J. J., Rossi J. A. GaAs: Si double-heterostructure LEDs.- Appl. Phys., 1974, V. 45, № 4, p. 1834-1838. 23. Sa ton Т., IWinagawa S. Characterization of external quantum ef-feciencies of GaAs:Si light-emitting diodes. - Jap. J. Appl. Phys., 1976, V. 15, К» 5, p. 855-858. 24. Андреев В. IVl., Гарбузов Д. 3. и др. Исследование трехслойных гетеросветодиодов в системе AlGai :tAs с активной областью, легированной германием. - ФТП, 1975, т. 9, вып. 6, с. 1059. 25. Kenji J., Shigeki Н., Toshio Т., Wataru S. Design parameters of frequency response of GaAs-(GaAl) As double heterostnicture LEDs for optical communications. - IEEE Trans., 1977, v. ED-24 № 7, p. 1001-1005. 26. Алферов Ж. И., Андреев В. IW., Гарбузов Д. 3. и др. Гетеросветодиоды с внешним квантовым выходом 40% (300 К).- Письма в ЖТФ, 1977, т. 3, вып. 14, с. 657-662. 27. Карацюба А. П., Нейгауз Л. 1VI., Соколов Е. Б. Элементы оптронов на основе арсенида галлия и твердых растворов арсенид галлия - алюминия. - Зарубежная электронная техника, 1978, № 4, с. 3. 28. Шор Я. Б. Статистические методы анализа и контроля качества и надежности. - М.: Сов. радио, 1962.-552 с. 29. Longini R. L. Rapid zinc diffusion in gallium arsenide. - Sol. St. Electron., 1962, v. 5, № 2, p. 127-130. 30. Gold R. D., Weisberg L. R. Permanent degradation of GaAs tunnel diodes.- Sol.-St. Electron, 1964, v. 7, № 11, p. 811-821. 31. Сушков В. П., Щепетилова Л. А. Изучение механизма .деградации GaAs-электролюминесцентных диодов. - ФТП, 1970, т. 4, № 4, с. 788-790. 32. Ralston J. iVl., Lorimor О. G. Degradation of bulk electroluminescent efficiency in Zn, 0-doped GaP LEDs.- IEEE Trans., 1977, V. ED-24, № 7, p. 970-792. 33. Proc. on reliability and maintanability annual symposium. - New York, 1973. 34. Masayuki A. High-efficiency long-lived GaAlOs LEDs for fiber-optical. - IEEE Trans., 1977, v. ED-24, № 12, p. 990-994. 35. De Vooght IVt. New applications and design considerations of optoelectronic components. - In: Microelectronics and Reliability.-Pergamon Press, 1977, v. 16, p. 509-521. 36. Егоров Л. П., Зубарева И. С, Нойверт Л. М., Писарева Т. В. Анализ надежности полупроводниковых оптоэлектронных приборов. - Электронная техника. Сер. 8, 1978, вып. 5, с. 21-30. 37. Doshay L, Kalashian М. Obtaining high reliability performance from commercial quality opto-isolators. - IEEE Trans., 1977, V. PHP-13, № 3, p. 235-247. 38. Gerhard K, Spath W. Trios CN417, ein neuer optokoppler mit hoher stabilitat bei hochspannungseinsat. - Bautelle Report, 4976, Bd. 14, № 4, S. 102-104. 39. Optocoupler wist ion screen. - Panelelectronics, 1977, v. 205, № 6, p. 43. 40. Вавилов В. С. Действие излучений иа полупроводники. - М.: Физматгиз, 1953, 264 с. 41. Epstein А. S., Share S., Polimadei R. А. Effect of neitron irradiation on GaAsi-iP electroluminescent diodes. - Appl. Phys. Letts., 1973, V. 23, № 8, p. 472-474. 42. earnest C. E., Soda K. J. Application of damage constants in gamma irradiated amphoterically Si doped GaAs LEDs. - IEEE Trans., 1976, V. NS-23, № 6, p. 1664-1670. 43. Barnest C. E. Development of efficient, radiation-insensitive GaAs:Zn LEDs. -IEEE Trans., 1977, v. NS-24, № 6, p. 2309-2314. 44. Pofimadei R. A., Share S., Epstein A. S. e. a. Performance of Gai-j:AliAs light emitting diodes in radiation environments. - IEEE Trans., 1974, v. NS-21, № 12, p. 96-101. 45. Barnes C. E. A comparison of gamma-irradiation - induced degradation in amphotericallv Si-doped GaAs LEDs and Zn-diffii-sed GaAs LEDs.- IEEE Trans., 1975, v. ED-26, № 5, p. 739-745. 46. Mardiguian A. E., Soda K. J., Maier R. J. The response of optical isolators in a nuclear radiation environment. - IEEE Trans., 1977, V. PHP-13, № 9, p. 248-252. Глава 2 ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ОПТОПАР И ОПТОЭЛЕКТРОННЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ 2.1. КЛАССИФИКАЦИЯ И СИСТЕМА ПАРАМЕТРОВ ИЗДЕЛИЙ ОПТРОННОЙ ТЕХНИКИ \ При классификации изделий оптронной техники учи-, тызается два момента: тип фотоприемного устройства; и конструктивные особенности прибора в целом [1] *)., Выбор первого классификационного признака обусловлен тем, что практически у всех оптронов на входе помещен светодиод и функциональные возможности прибора определяются выходными характеристиками фото-приемнопт-устройства. В качестве второго признака принято конструктивное исполнение, которое определяет специфику применения ; оптрона. Возьмем для примера простую диодную опто- ; пару, используемую в качестве элемента гальванической j развязки. Если в ее конструкции создать воздушный 1 зазор между излучателем и приемником, то прибор мо- \ жет быть использован (и используется) для считывания информации с перфоносителей в различных фотосчиты-вающих устройствах. Если же излучатель и фотодиод; соединить гибки.м длинным стекловолоконным светопро-.; *) Классификация, построенная по другим принципам, например [2, 3], для настоящей книги представляется менее удобной. • водом, то оптрон становится аналогом электрического кабеля. В этих примерах изменение конструкции оптро* на (при одной и той же электрической схеме) ведет к кардинальному изменению его функционального назначения. Используя этот смешанный конструктивно-схемотехнический принцип классификации, логично выделить Tpi основные группы изделий оптронной техники: оптопары  mi/pcfc/7/op 6/e wapcixe.fa/ релейные лилес /ь/1; лд/е Of7/77pome с 0/77iYpi 7?i V с ff/7pffffmem Рис. 2.1. Классификация изделий оптроииой техники (элементарные оптроны), оптоэлектронные (оптронные) интегральные микросхемы и специальные виды оптронов. К каждой из этих групп относится большое число видов приборов, часть из которых приведена на рис. 2.1. По общей классификации изделий электроники оптопары относятся к классу полупроводниковых приборов, а оптронные микросхемы -к классу гибридных инте-гральных схем. Это определяет и состав нормативных документов, устанавливающих требования, методики и порядок испытаний на механические, климатические и другие виды внешних воздействий, испытаний на долго- 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 [10] 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 |