Новий матеріал для транзисторів має потенціал для застосування в ядерній галузі
Дослідники з Національної лабораторії Оук-Риджу виявили, що напівпровідники на основі нітриду галію можуть успішно протистояти суворим умовам активної зони ядерного реактора. Це відкриття дозволить розмістити електронні компоненти в жорстких умовах, що гарантуватиме більш точні і правдиві показання датчиків.
Датчики в активній зоні використовуються для збору інформації з реактора і можуть виявити потенційні несправності обладнання до того, як вони трапляться. Чим вище точність датчика – тим імовірніше передбачити поламку й запобігти позаплановим зупинкам ядерної установки. Складні схеми, до яких підключаються датчики, повинні розміщуватися якомога далі від активної зони реактора, щоб електроніка не зазнавала впливу тепла і радіації. Проте довгі кабелі, що передають дані з датчиків, можуть поглинати додаткові шуми і погіршувати сигнал, вносячи похибку в правдивість даних.
Розв’язанням цієї проблеми є нітрид галію – широкозонний (може працювати за вищих температур, напруг та частот) напівпровідник, який є більш доступним та стійким до тепла і радіації, ніж кремній. Дослідники з Національної лабораторії Оук-Риджу протестували його властивості, розмістивши транзистори на основі нітриду галію близько до активної зони дослідницького реактора в Університеті штату Огайо, де елементи успішно витримали високу температуру і радіацію протягом трьох днів поспіль.
Модифікація транзисторів виявилася на стільки вдалою, що перевершила очікування дослідників, оскільки вони перенесли у 100 разів більшу поглинену дозу радіації, ніж стандартні кремнієві елементи, за постійної температури 125°C.
Піддаючи транзистори впливу високих доз радіації в активній зоні протягом декількох днів, дослідники зробили висновок, що транзистори на основі нітриду галію здатні пропрацювати у реактора п’ять і більше років.
В майбутньому дослідження також застосовне для вдосконалених мікрореакторів, які через свої компактні розміри потребуватимуть датчиків, здатних витримувати більш несприятливі радіаційні умови, ніж реактори, що експлуатуються зараз. Окрім позитивних аспектів, тестування в Університеті штату Огайо показало, що тепло було більш шкідливим для нітриду галію, ніж радіація, тому дослідники працюють над подальшим вивченням теплових ефектів.