Разработан устойчивый к радиации Wi-Fi чип для атомных электростанций
Исследователи из Токийского научного института (Science Tokyo) в Японии разработали чип для беспроводного приемника (Wi-Fi) с частотой 2,4 ГГц, который может выдерживать дозы радиации до 500 килогрей (кГр), что позволяет осуществлять беспроводное управление роботами в условиях сверхвысокого радиационного фона, возникающих при выводе из эксплуатации ядерных объектов.
Микросхема приемника включает в себя малошумящий усилитель для усиления слабых входящих сигналов, за которым следует усилитель с переменным коэффициентом усиления для регулировки мощности сигнала. Усилитель радиочастоты (РЧ) подготавливает сигнал для прямого преобразования в основную полосу частот с помощью смесителя, а трансимпедансный усилитель формирует четыре выходных канала основной полосы частот для цифровой обработки.
При воздействии интенсивного гамма-излучения на электронные микросхемы заряды задерживаются в изолирующих слоях транзисторов, что может привести к утечке тока, ослаблению сигналов и увеличению шума.
Чтобы сделать приемник более устойчивым к радиации, исследователи изменили конструкцию чипа, сократив общее количество транзисторов. Чем меньше транзисторов, тем меньше областей, в которых радиация может вызвать накопление заряда и повреждение. В усилителе с переменным коэффициентом усиления транзистор, который обычно используется для регулировки коэффициента усиления, был заменен на катушку индуктивности — пассивный компонент, гораздо менее чувствительный к радиации.
Аналогичное изменение было внесено в радиочастотный усилитель, где чувствительный к радиации металлооксидно-полупроводниковый транзистор P-типа был заменен на катушку индуктивности. Кроме того, команда увеличила физические размеры остальных транзисторов, увеличив их длину и ширину и уменьшив количество параллельных сегментов, так называемых «пальцев». Из-за радиационного повреждения по краям транзисторов часто образуются пути утечки, а чем больше устройство, тем меньше оно подвержено таким проблемам. Благодаря этим стратегиям исследователи успешно ограничили захват зарядов, подавили нежелательные токи утечки и обеспечили стабильную работу транзистора при сильном радиационном воздействии.
В ходе испытаний после суммарного воздействия в 500 кГр коэффициент усиления сигнала чипа снизился всего на 1,4 децибела, коэффициент шума увеличился максимум на 1,26 децибела, а энергопотребление уменьшилось примерно на 2 милливатта. В целом его коммуникационные характеристики остались на уровне стандартных коммерческих Wi-Fi-приемников.
Поскольку этот чип способен выдерживать гораздо более высокие дозы радиации, чем та, с которой обычно сталкивается электроника в космосе, он может быть полезен для будущих космических миссий и в других условиях экстремального радиационного воздействия.
Сообщение Разработан устойчивый к радиации Wi-Fi чип для атомных электростанций появились сначала на Время электроники.