В области разработки радиационно-стойких и термостабилизатционных систем, основным компонентом которых является терморезистор (ТР), основными проблемами является невозможность длительного прогнозирования работы ТР в связи с трудностями стабилизации электрофизических свойств терморезистора в зависимости от режима работ, а также сложность анализа процессов взаимодействия гамма - облучения на электрофизические параметры ТР. Подавляющее большинство наиболее распространенных промышленных типов ТР созданы на основе окислов переходных металлов, таких как Mn, Cu, Cо, Ni. Окислы этих металлов обладают широким набором электрических свойств, позволявшим разработать ТР с самым различным характером температурной зависимости сопротивления. В данной работе рассмотрены вопросы выяснения поведения ТР после определенных доз облучения гамма-лучами.
Облучение проводили на установке РХМ-гамма-20 с источником гамма-излучения Co60, активностью 12300 кюри при средней температуре облучения +20 °С. До начала облучения и после воздействия определенных доз измерялись сопротивления и на их основе рассчитывались величины температурного коэффициента сопротивлений (ТКС) терморезисторов в диапазоне температур 40 до 100 °С. В целях устранения влияния разогрева терморезисторной пленки при протекании по ней тока на точность измерений, каждое измерение величины сопротивления проводилось в импульсном режиме и длилось не более 1 сек.
В качестве примера на рис. 1 представлены результаты исследований по изучению гамма облучения на электрическое сопротивление ТР, имеющие медно-марганцево-кобальтовый состав, при разных температурах.
Рис. 1. Зависимость электросопротивления облученных ТР от температуры:
1 - 0; 2 - 1⋅107; 3 - 2⋅107; 4 - 3⋅107 P
Видно, что во всем интервале температур при воздействии излучения дозой 1⋅107 р наблюдается увеличение сопротивления. При увеличении дозы до 2,1⋅107 р электросопротивления ТР облученного дозой 1⋅107 р достигают 30 % от номинального значения при дальнейшем повышении дозы электропроводность продолжает уменьшать вплоть до полного выхода образца из строя.
Рис. 2. Изменение электросопротивления облученных ТР со временем при Т = 70 °С:
1 - 107; 2 - 2⋅107; 3 - 3⋅107 Р
Сильное влияние на величину сопротивления ТР оказывают величина высокотемпературного сдвига и скорость охлаждения образцов, т.к. от режима отжига зависит термическая диссоциация химических соединений и твердых растворов, образующихся в материале и образование примесных кристаллических фаз. Режим отжига определяется требуемыми номинальными значениями параметров ТР.
Проведенные исследования по облучению гамма-квантами терморезисторов медно-марганцево-кобальтовых и медно-кобальто-никелевых составов показали, что с увеличением дозы облучения у всех ТР независимо от состава и технологии изготовления электрическое сопротивление заметно увеличивается. Изменения температурного коэффициента сопротивления ТР от дозы облучения носит линейный характер, как до так и после облучения.
На основе полученных экспериментальных данных можно заключить, что данные ТР могут быть применены для работы в радиационных полях гамма-излучения при учете изменений электросопротивления и ТКС.
Выяснилось,что со временем сопротивление ТР повышается при неизменной температуре (70 °С + 0,1 °С) (рис. 2). Экспериментально выяснено, что в разработанных, изготовленных и состарившихся образцах при выдержке их в течение полутора лет в нормальных условиях, ощутимых изменений не происходить .
Список литературы
- Физические процессы в облученных полупроводниках // под ред. Л.С. Смирнова. - Новосибирск, Наука, 1977. - С. 66-69.
- Влияние облучения на материалы и элементы электронных схем // под ред. Р.Н. Быкова. - М.: Атомиздат, 1967. - 28 с.
- Коршунов Ф.П. и др. Радиационные дефекты в полупроводниковых приборах // Наука и техника. - Минск, 1978. - С. 35-37.
- Технология тонких пленок. Справочник // под ред. Матселль, Глэнга. - М:. Сов. радио, 1977. - 45 с.