Какви са специалните изисквания за пигиталните фотодиоди в космическите приложения?

Когато става въпрос за аерокосмически приложения, цифровите фотодиоди имат набор от специални изисквания, които ги отличават от използваните в други области. Като доставчик на цифрови фотодиоди видях от първа ръка как тези високотехнологични среди изискват компоненти, които отговарят на строги критерии. И така, нека да разгледаме какво прави цифровите фотодиоди толкова уникални в космонавтиката.

Радиационна устойчивост

Едно от най-значимите предизвикателства в космическото пространство е радиацията. Космосът е пълен с всякакви видове радиация, включително слънчеви изригвания, космически лъчи и уловена радиация в поясите на Ван Алън на Земята. Нормалните цифрови фотодиоди просто няма да помогнат тук, защото радиацията може да причини всякакви проблеми. Това може да доведе до ефекти на едно събитие (SEE), които включват смущения при едно събитие (SEU), блокиране на едно събитие (SEL) и изгаряне при едно събитие (SEB).

SEU може да накара фотодиода да издава грешни сигнали. Представете си, ако данните, идващи от фотодиод в оптичната комуникационна система на сателит, се повредят поради SEU. Може да обърка цял куп задачи, като изпращане на научни данни или препредаване на комуникации. SEL може да причини късо съединение в устройството и то може да продължи да черпи огромно количество ток, докато не изключите захранването. SEB е още по-зле; може напълно да разруши фотодиода.

За да се справим с това, имаме нужда от цифрови фотодиоди, които са радиационно закалени. Те са проектирани със специални материали и структури, които могат да поемат или отклоняват радиацията. Например, някои използват технологията силициев изолатор (SOI). Изолационният слой между силициевите слоеве помага да се спре потокът от радиационно индуцирани носители на заряд, намалявайки шансовете за SEE. Като доставчик, ние отделихме много време и усилия за усъвършенстване на тези дигитални фотодиоди с радиация, за да могат да продължат да работят в суровата радиационна среда на космоса.

Издръжливост на екстремни температури

Друг голям проблем в космическото пространство е температурата. В космоса температурите могат да се променят неистово. Когато космически кораб е на пряка слънчева светлина, той може да стане изключително горещ, понякога достигайки стотици градуси по Целзий. Но когато е в сянката на планета или луна, температурата може да падне до нула под нулата, например - 200°C или дори по-студено.

За цифровите фотодиоди тези екстремни температурни промени могат да повлияят на работата им. При високи температури тъмният ток на фотодиода може да се увеличи много. Тъмният ток е токът, който протича през фотодиода, дори когато върху него не попада светлина. Ако тъмният ток стане твърде висок, това може да затрудни откриването на действителните светлинни сигнали. При ниски температури мобилността на носителите на заряд във фотодиода може да намалее, забавяйки времето за реакция.

Ето защо нашите цифрови фотодиоди са проектирани да работят добре в широк температурен диапазон. Използваме специални материали и техники за опаковане. Например, можем да използваме херметична опаковка, за да запазим фотодиода защитен от външната среда и да помогнем с управлението на температурата. По този начин, независимо дали се пече на слънце или замръзва в студа на космоса, нашите фотодиоди все още могат да вършат работата си.

Изисквания за висока скорост и висока чувствителност

В космическото пространство има много приложения, които се нуждаят от цифрови фотодиоди с висока скорост и висока чувствителност. Вземете например оптичните комуникационни системи в сателитите. Тези системи се използват за изпращане и получаване на данни между сателити и наземни станции или между различни спътници. За да прехвърлят големи количества данни бързо, фотодиодите трябва да имат висока скорост на реакция.

Предлагаме продукти като155M 1.25G PIN - TIA фотодиод, който е предназначен за високоскоростни приложения. Той може да обработва данни със скорост до 1,25 Gbps, което го прави чудесен за бърз трансфер на данни в аерокосмическата комуникация.

Високата чувствителност също е от решаващо значение. При мисии в дълбокия космос светлинните сигнали, които фотодиодите трябва да открият, могат да бъдат много слаби. Ако фотодиодите не са достатъчно чувствителни, те може да пропуснат тези слаби сигнали. Разработихме усъвършенствани техники за производство, за да подобрим чувствителността на нашите цифрови фотодиоди. НашитеTAP - PD 1 или 99 и 2 или 98 спектродетекторе устройство с висока чувствителност, което може да улавя и най-слабите светлинни сигнали, което го прави подходящо за научни изследвания в космоса.

Миниатюризация

Космическите кораби и сателитите са за спестяване на пространство и тегло. Всяка допълнителна унция тегло на космически кораб означава, че е необходимо повече гориво за изстрелването му в космоса, което може да бъде наистина скъпо. И така, има голям натиск да се направят всички компоненти, включително цифровите фотодиоди, възможно най-малки.

Разбираме тази необходимост и работихме върху разработването на миниатюрни цифрови фотодиоди. НашитеМини фотодиод с косичкае чудесен пример. Той е малък, лек и въпреки това предлага отлична производителност. Въпреки малкия си размер, той може да отговори на всички останали изисквания като устойчивост на радиация и висока скорост на реакция, което го прави чудесен избор за космически приложения, където пространството и теглото са от първостепенно значение.

Надеждност и дългосрочна стабилност

В космическото пространство, след като даден компонент бъде изстрелян в космоса, той обикновено е там за дълго време и е много трудно да се поправи или замени. Така че цифровите фотодиоди трябва да бъдат изключително надеждни и да имат дългосрочна стабилност.

Тестваме стриктно нашите цифрови фотодиоди, преди да ги изпратим за космическа употреба. Ние симулираме суровата космическа среда в нашите лаборатории, включително излагане на радиация, температурни цикли и тестове за вибрации. По този начин можем да сме сигурни, че нашите фотодиоди могат да издържат години в космоса без да се повредят.

Заключение

Както можете да видите, космическите приложения имат някои наистина строги изисквания за цифровите фотодиоди. От устойчивост на радиация до високоскоростна производителност, миниатюризация и дългосрочна надеждност, тези компоненти трябва да бъдат първокласни. В нашата компания ние се ангажираме да отговорим на тези специални изисквания с нашите висококачествени цифрови фотодиоди.

Ако участвате в аерокосмически проекти и се нуждаете от най-добрите цифрови фотодиоди, ще се радваме да поговорим с вас. Независимо дали работите върху сателитна комуникационна система, мисия за изследване на дълбокия космос или всяко друго космическо приложение, нашите продукти могат да предложат производителността и надеждността, от които се нуждаете. Свържете се с нас, за да започнем разговор относно вашите специфични изисквания и как нашите цифрови фотодиоди могат да се впишат във вашите проекти.

Референции

• J. Campbell, "Физика на полупроводниковите устройства"
• Технически доклади на НАСА относно космическата среда и изискванията за компоненти
• Сборници от международни конференции по аерокосмическа електроника и фотоника