3.4. ВЛИЯНИЕ ИЗЛУЧЕНИЙ НА СВОЙСТВА МАГНИТОДИОДОВ *

Характеристики магнитодиодов зависят от электрофизических параметров полупроводникового материала базы, которые изменяются под действием проникающих излучений вследствие возбуждения и ионизации атомов или их смещения из узла кристаллической решетки. Могут также происходить ядерные реакции [28]. Эти явления оказывают влияние на время жизни и подвижность носителей, изменяют их равновесную концентрацию.

Влияние нейтронного облучения. Облучение нейтронами с энергией 14 МэВ при потоках ЫО-ЫО нейтрон/с • см проводилось при комнатной температуре [29, 30]. Характеристики измерялись через 16-18 ч после облучения. Анализ изменения ВАХ позволяет оценить влияние облучения на удельное сопротивление и время жизни неосновных носителей [31].

Во всем исследованном диапазоне токов падение напряжения с ростом дозы облучения монотонно возрастает (рис. 3.14). В первом приближении экспериментальные кривые могут быть аппроксимированы двумя отрезками прямых с точкой излома в области доз (2,0-2,6) • 10 нейтрон/см для магнитодиодов КД301А - КД301Ж, (2,2-2,8) • 10" нейтрон/см2 для КДЗОЗА-КДЗОЗЖ и (2,5-3,0) . 10" нейтрон/см2 для КД304А-1-ад304Ж-1. В аппроксимации вида

= р(«+/иФ). (3.5)

значение коэффициента Kv для КД301А-КД301Ж лежит в пределах (3,5-6,5) • 10-2см7нейтрон для первого участка и (1-2)Х X 10-12 см2/нейтрон для второго; для КДЗОЗА-КДЗОЗЖ в пределах (2,8-3,5) • 10-2 см2/нейтрон для первого участка и (1,4- -1,8).10-2 см2/нейтрон для второго; для КД304А-1-КД304Ж-1 соответственно (1,2-2) • IQ- см/нейтрон и (0,9-1,5) X Х10~2 см2/нейтрон (табл. 3.2). Здесь [/°р - прямое падение напряжения при заданном токе до облучения, Ки - коэффициент, определяющий наклон аппроксимирующей прямой. Выражение (3.5) справедливо для интегральных потоков Ф<3-10" ней-трон/см2. Большие значения коэффициента Ки соответствуют магнитодиодам с меньшим начальным напряжением при фиксированном значении тока.

Зависимости относительной величины прямого тока от дозы облучения при постоянном напряжении приведены на рис. 3.15. Для магнитодиодов КД301А-КД301Ж экспериментальные кривые лежат в интервале, ограниченном характеристиками 3 н 4, а для КДЗОЗА-КДЗОЗЖ характеристиками / и 2. Указанные зависимости в области наибольшего изменения (при Ф<4,5Х Х10" нейтрон/см2) могут быть аппроксимированы эмпирической формулой

* ГТараграф написан по материалам совместных исследоваинй, проведенных в Институте высоких энергий АН КазССР под руководством И. А. Карапатниц-

КОГО.

VlO, нейтрон/см

0,9 1,8 2,7

10 1 нейтрон/см

Рис. 3.14. Типичные дозовые зависи- Рис. 3.15. Зависимость относительного мости прямого падения напряжения изменения прямого тока от дозы облу-на магнитоднодах , чения:

---аппроксимирующая функция.

1Ц, = ех{-К,Ф),

(3.6)

где К,=::;.м 7±о,5) • !0-" см/нейтрон для КД301А-КД301Ж; /(/«0,6-10-" см2/нейтрон для КДЗОЗА-КДЗОЗЖ и К/«(1,0± ±0,5). 10-" см2/нейтрон для КД304А-1-КД304Ж-1.

Рекомендуемая аппроксимация удовлетворительно описывает реальную зависимость в диапазоне доз облучения до 4-10" ней-трон/смг (для КД301А-КД301Ж До 2-10" нейтрон/см). При дальнейшем увеличении дозы изменение тока происходит слабее по сравнению с аппроксимирующей функцией. Приведенные характеристики и значения Ки вычислены для постоянного напряжения t/np~20 В при начальном значении тока (до облучения), близком к 10 мА.

Обратные токи магнитодиодов КДЗОЗА-КДЗОЗЖ с ростом дозы облучения изменяются незначительно. Отжиг в вакууме давлением 10-* мм рт. ст. при 7=250°С в течение 1 ч восстанавливает f/np до (l,l-l,5)f/p для КД301А-КД301Ж и (1,0-1,2)t/J}p для КДЗОЗА-КДЗОЗЖ.

Характер зависимости вольтовой магниточувствительности магнитодиодов КД301 А-КД301Ж и КДЗОЗА-КДЗОЗЖ от дозы облучения в значительной степени определяется прямым напряжением при фиксированном значении тока до облучения (рис. 3.16). Для магнитодиодов с меньшим начальным прямым напряжением наблюдается слабо выраженный максимум и далее практическая независимость от дозы. Для магнитодиодов с большим начальным прямым напряжением характерно монотонное уменьшение тока (для магнитодиодов КДЗОЗА-КДЗОЗЖ это уменьшение особенно проявляется в поле, отклоняющем носители заряда к поверхности С контактами).

Таблица 3.2

Участок спала вольтовой магниточувствительности может быть аппроксимирован линейной зависимостью

Ъ = %{\-К"Щ, (3-7)

где -вольтовая магниточувствительность до облучения. Коэффициент слабо зависит от индукции магнитного поля.

Характер влияния облучения на зависимость у {В) также связав с начальным напряжением в рабочей точке. До облучения iu с ростом в либо плавно нарастает и стремится к насыщению 10 В), начиная с В = 0,4 Тл, либо имеет максимум 18-20 В) и затем падает. Облучение нейтронами с £=14 МэВ дозой 3-10" нейтрон/см не изменяет характера зависимости уу(В)для магнитодиодов со сравнительно .низкими начальными напряжениями (<10 В) и приводит к исчезновению экстремума у магнитодиодов с более высокими напряжениями. При этом индукция магнитного поля, при которой начинается насыщение характеристики Уи(). остается близкой к 0,4 Тл. Влияние облучения на вольтовую магниточувствительность магнитодиодов КДЗОЗА-КДЗОЗЖ несколько слабее.

(для

(для f/Op

J8 и=10,В

"10 "нейтрт/см

Рис. 3.16. Зависимость вольтовой магниточувствительности магнитодиодов КД301А-

КДЭ01Ж приВ=0,2 Тл от дозы облучения