CC BY
30Решетневскце чтения
УДК 681.586.373
В. Н. Мордкович, Д. М. Пажин, А. В. Леонов Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов Российской академии наук, Россия, Черноголовка
М. И. Павлюк, В. Н. Ануфриев, В. Н. Богатырев ЗАО «ПКК «Миландр», Россия, Зеленоград
Д. В. Дымов ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск
РАДИАЦИОННО-СТОЙКИЙ БЕСКОНТАКТНЫЙ ДАТЧИК ТОКА ТИПА «СИСТЕМА В КОРПУСЕ»
Бесконтактный датчик тока с высокой радиационной стойкостью к воздействию ионизирующего излучения и тяжелых заряженных частиц, содержит два кристалла в одном корпусе. Первый кристалл представляет собой специфический элемент Холла, второй ИС обработки сигнала элемента Холла. Оба кристалла изготовлены по технологии «кремний на изоляторе».
Радиационно-стойкий бесконтактный датчик тока (БДТ) представляет собой систему в корпусе, состоящую из двух кристаллов. Первый из них содержит магниточувствительный элемент типа полевого датчика Холла (ПДХ), изготовленного по технологии «кремний на изоляторе» (КНИ) [1]. ПДХ сочетает свойства обычного датчика Холла и полевого транзистора со встроенным каналом и управляющей системой типа «металл-окисел-полупроводник-окисел-металл». В зависимости от электрических режимов устойчивость ПДХ к ионизирующему гамма-излучению Со60 может достигать 10 Мрад [2]. ПДХ практически не чувствителен к пролету одиночной заряженной частицы [3]. Диапазон рабочих температур ПДХ лежит в пределах от температур жидкого гелия до 300 С. Кроме того, первый кристалл содержит кремниевый термистор, показания которого можно использовать для коррекции по внешней цепи влияния температуры на измерения магнитного поля.
Второй кристалл, также выполненный по технологии «кремний на изоляторе», содержит микроэлектронные элементы обработки сигнала ПДХ. Он включает блок подавления остаточного сигнала ПДХ (т. е. минимизацию напряжения на выходе ПДХ в отсутствии магнитного поля), дифференциальный усилитель, стабилизатор напряжения питания и выходной каскад.
Все эти элементы обладают существенно повышенной радиационной стойкостью по сравнению с кремниевыми аналогами и повышенной (до 200 оС) рабочей температурой.
В настоящее время изготовлены опытные образцы обоих кристаллов и проводится исследование их свойств. Изготовлены действующие макеты системы в корпусе.
Для повышения чувствительности к слабым магнитным полям, характерным для токов порядка сотен миллиампер, в конструкцию БДТ введен ферритовый концентратор магнитного поля.
Библиографические ссылки
1. Полевой датчик Холла на основе структур «кремний на изоляторе» / В. Н. Мордкович [и др.] // Микросистемная техника. 2002. № 10. С. 8-12.
2. Радиационные эффекты в КНИ - магниточувст-вительных элементах при различных условиях облучения / А. Д. Мокрушин [и др.] // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру». 2001. Вып. 1-2. С. 77-81.
3. Релаксационные эффекты в полевых датчиках Холла при воздействии импульса ионизирующего облучения / Д. В. Громов [и др.] //Электронная техника. Серия 2 «Полупроводниковые приборы». 2011. № 1. С. 19.
V. N. Mordkovich, D. M. Pazhin, A. V. Leonov Institute of Microelectronics Technology and High Purity Materials RAS, Russia, Chernogolovka
M. I. Pavluk, V. N. Anufriev, V. N. Bogatyrev JSC «Milandr», Russia, Moscow, Zelenograd
D. V. Dymov
JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk
RADIATION TOLERANT «SYSTEM IN A PACKAGE» NONCONTACT CURRENT SENSOR
Noncontact current sensor with high irradiation tolerance for ionizing irradiation and heavy charge particle action contains two chips in one package. The first chip is a specific Hall element, the second - ICS elements of hall element signal processing. Both chips are produced on the base of silicon-on-insulator technology.
© Мордкович В. Н., Пажин Д. М., Леонов А. В., Павлюк М. И., Ануфриев В. Н., Богатырев В. Н., Дымов Д. В., 2012
