CC BY
8
Секция «Метрология, стандартизация и сертификация»
УДК 621.38
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СВЧ-ЭНЕРГИИ В ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК
В. Д. Марченко, Е.В. Патраев, И.В. Трифанов
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: sibgau-uks@mail.ru
Рассмотрено построение СВЧ-преобразователя СВЧ-энергии в постоянный электрический ток. Дана оценка эффективности и надежности его работы.
Ключевые слова: СВЧ энергетика, нанокомпозиционные углеродные материалы, полупроводниковая матрица.
CONVERSION OF MICROWAVE ENERGY INTO CONSTANT ELECTRIC CURRENT
V.D. Marchenko, E.V. Patraev, I. V. Trifanov
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
E-mail: sibgau-uks@mail.ru
The construction of a microwave converter of microwave energy into a direct electric current is considered. The efficiency and reliability of its operation are evaluated.
Keywords: microwave energy, nanocomposite carbon materials, semiconductor matrix.
В технике дистанционной передачи и преобразования сверхвысокочастотной энергии в электрическую энергию постоянного тока, предназначенную для энергообеспечения аэрокосмических летательных аппаратов, актуальным является разработка эффективного преобразователя СВЧ-энергии [1]. Одним из требований, предъявляемых к преобразователям является возможность работы в условиях радиации и при высоких температурах 600-700 0С. Предложен преобразователь СВЧ-энергии на основе полупроводниковой матрицы, изготовленной из смеси двух полупроводниковых компонентов, нанесенных в виде покрытия на поверхность алюминиевой фольги. На наружную поверхность полупроводниковой матрицы нанесено композитное поглощающее СВЧ-покрытие из гибрида графена, выращенного на металлической пленке углеродных нанотрубок [2].
Многослойный СВЧ-поглотитель из гибрида графена и модифицированных углеродных нанотрубок (УНТ) обладает хорошими полупроводниковыми свойствами с проводимостью носителя заряда выше 105 см2/В-с с допустимой нагрузкой по току 109 А/см. Наибольшая величина проникновения электронов внутрь углеродной матрицы составляет чуть более 1 мкм [3]. Скин-слой может быть определен по формуле:
S = c (80) / (п-f (1)
где f - частота электромагнитного излучения, £ = |0 - | - магнитная проницаемость углеродного материала, 10 - магнитная постоянная, c - скорость света, 80 - электрическая
постоянная, а - электропроводность.
Полупроводниковая матрица преобразователя СВЧ-энергии может быть изготовлена из смеси компонентов в виде гранул карбида кремния и нитрида галлия, легированных
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2021. Том 2
примесями, обеспечивающими формирование различного типа проводимости у компонентов смеси при предельной рабочей температуре 600-700 0С. Указанные полупроводники обладают безынерционными свойствами для всего СВЧ-диапазона частот, высокой температурной и химической устойчивостью сохранения физических свойств при продолжительном СВЧ-облучении, а также радиационной стойкостью [4].
Предложенное техническое решение может увеличить КПД преобразования СВЧ-энергии в постоянный электрический ток, обеспечить надежность работы системы энергообеспечения аэрокосмических летательных аппаратов, а также повысить тепловую и радиационную защиту.
Библиографические ссылки
1. СВЧ-энергетика [Текст] / Под ред. [и с предисл.] Э. Окресса ; Перевод с англ. В. Г. Алыбина [и др.] ; Под ред. [и с предисл.] Э. Д. Шлифера. - Москва : Мир, 1971. - 3 т.
2. Система энергообеспечения аэрокосмических летательных электродинамических аппаратов: пат. 2746355 Рос. Федерация N 2020130533; заявл. 15.09.2020; опубл. 12.04.2021, Бюл. N 11. 13 с.
3. Родионов, В.В. Механизмы взаимодействия СВЧ-излучения с наноструктурированными углеродсодержащими материалами : автореферат дис. ... кандидата физико-математических наук : 01.04.07 / Родионов Владимир Викторович; [Место защиты: Юго-Зап. гос. ун-т]. - Курск, 2015.
4. Комов А.Н. Перспективные полупроводниковые материалы для развития СВЧи наноэлектроники // Вестник СамГУ. 2014. №3 (114). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivnye-poluprovodnikovye-materialy-dlya-razvitiya-svchi-nanoelektroniki (дата обращения: 16.04.2021).
© Марченко В.Д., Патраев Е.В., Трифанов И.В., 2021
