脉冲中子辐照下三极管电流-时间响应曲线的试验研究

发布时间：2021-11-13 12:08

　　利用西安脉冲反应堆（XAPR）的脉冲中子进行辐照,在固定发射极电流下,测量了9种类型三极管的电流-时间响应曲线。理论分析认为,可将基极电流的时间响应分为3个阶段:第1阶段基极电流随时间增大而减小,该过程主要受光电流的影响;第2阶段基极电流随时间增大而快速增大,该过程主要受位移损伤缺陷累积作用的影响;第3阶段基极电流随时间增大而减小并趋于稳定,该过程主要受位移损伤缺陷短期退火的影响。基于测量的集电极电流和基极电流,计算了三极管的放大倍数及短期退火曲线。结果表明,9种类型三极管辐照前后放大倍数的变化率之比大于2,但短期退火曲线差别较小,最大退火因子为1.2～1.3,远小于快堆上得到的短期退火因子2～5。分析认为,该结果是因为加电辐照和XAPR脉宽较长造成的,高载流子密度和长脉宽下,脉冲中子辐照期间缺陷的产生与演化同步发生,导致有效的缺陷数量减少,短期退火因子变小。同时,研究发现,短期退火曲线呈指数衰减,这与缺陷演化的一级动力学过程相符。 

【文章来源】：现代应用物理. 2020,11(04)

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

晶体管电流测试电路原理图

图2为反应堆运行方提供的瞬发反应性为2 280 pcm时的脉冲中子时间波形,其脉冲有效宽度约为13. 6 ms。利用活化箔伴随测量辐照过程中器件接受的中子注量,结果表明,当引入瞬发反应性为2 280 pcm时,样品接受的1 MeV等效中子注量(En≥0.01 MeV)约为1.5×1013 cm-2。不同发次脉冲的脉宽和中子注量的重复性均较好。根据图2估算,峰值中子注量率可达1.1×1015 cm-2·s-1。假设中子和伴随γ的时间谱完全一致,根据n/γ比可推算伴随γ的总吸收剂量约为19 Gy(Si),γ吸收剂量率峰值约为1.4×103 Gy(Si)·s-1。4 试验结果及分析

图4给出了按式(8)计算得到的9种类型晶体管在XAPR上的短期退火曲线。计算中,hFE(∞)由表2中的hFE(after)代替。由图4可见,不同类型晶体管的短期退火曲线差别较小,退火因子最大值为1.1～1.3,最大值对应的时刻约为30 ms。SP1和P3的退火因子最大值均约为1.3,P1的退火因子最大值约为1.2,其他类型晶体管的退火因子最大值约为1.1。与SPR[1,3,4]及CFBR-Ⅱ[15-16]快堆上得到的短期退火因子相比,在XAPR上获得的短期退火因子偏小。分析认为,这是因为加电辐照和XAPR的脉宽较长导致的。SPR的脉宽约为100 μs,CFBR-Ⅱ的脉宽约为200 μs,而XAPR的脉宽大于10 ms。本项目组前期开展的数值模拟研究表明,电子浓度的增加可以明显加速P型硅材料中间隙原子的扩散能力,加快间隙原子的演化速度,进而加快短期退火的速度[24]。图5为数值模拟得到的2种电子密度及不同脉宽下P型硅材料的短期退火曲线。

【参考文献】：
期刊论文
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[3]西安脉冲堆瞬态运行试验研究[J]. 黄文楼,邓圣,付正中,何绍群,黄礼渊,贺笛,宋键.  核动力工程. 2002(06)
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本文编号：3492992