الزامات ویژه برای فوتودیودهای پیژیتیال در کاربردهای هوافضا چیست؟

وقتی صحبت از کاربردهای هوافضا می شود، فوتودیودهای دیجیتال مجموعه ای از الزامات ویژه دارند که آنها را از موارد مورد استفاده در سایر زمینه ها متمایز می کند. به‌عنوان یک تامین‌کننده دیجیتال فوتودیود، من به‌طور مستقیم مشاهده کرده‌ام که چگونه این محیط‌های با فناوری پیشرفته نیازمند اجزایی هستند که می‌توانند معیارهای سخت‌گیرانه را برآورده کنند. بنابراین، بیایید بررسی کنیم که چه چیزی دیودهای نوری دیجیتال را در هوافضا منحصر به فرد می کند.

مقاومت در برابر تشعشع

یکی از مهم ترین چالش های هوافضا تشعشعات است. فضا مملو از انواع تشعشعات از جمله شراره های خورشیدی، پرتوهای کیهانی و تشعشعات محبوس شده در کمربندهای ون آلن زمین است. فتودیودهای دیجیتال معمولی آن را در اینجا قطع نمی کنند زیرا تشعشع می تواند انواع مشکلات را ایجاد کند. این می‌تواند منجر به اثرات تک رویدادی (SEE) شود که شامل ناراحتی‌های یک رویداد (SEU)، باز کردن یک رویداد (SEL) و فرسودگی یک رویداد (SEB) می‌شود.

SEU می‌تواند باعث شود که فتودیود سیگنال‌های اشتباهی بدهد. تصور کنید که داده های دریافتی از دیود نوری در سیستم ارتباطی نوری ماهواره به دلیل SEU خراب شود. این می‌تواند مجموعه‌ای از وظایف، مانند ارسال داده‌های علمی یا انتقال ارتباطات را به هم بزند. SEL می‌تواند باعث اتصال کوتاه در دستگاه شود و ممکن است تا زمانی که برق را خاموش نکنید، جریان زیادی به خود می‌کشد. SEB حتی بدتر است. می تواند فتودیود را به طور کامل از بین ببرد.

برای رسیدگی به این امر، ما به فتودیودهای دیجیتالی نیاز داریم که تشعشع - سخت شده باشند. اینها با مواد و ساختارهای خاصی طراحی شده اند که می توانند تشعشعات را جذب یا منحرف کنند. به عنوان مثال، برخی از فناوری عایق سیلیکونی (SOI) استفاده می کنند. لایه عایق بین لایه های سیلیکونی به توقف جریان حامل های بار ناشی از تشعشع کمک می کند و شانس SEE را کاهش می دهد. به عنوان یک تامین کننده، ما زمان و تلاش زیادی را صرف تکمیل این تابش - دیودهای نوری دیجیتال سخت شده کرده ایم تا بتوانند در محیط پرتوهای خشن فضا به کار خود ادامه دهند.

تحمل دمای شدید

یکی دیگر از مسائل مهم در هوافضا دما است. در فضا، دما می تواند به شدت نوسان کند. هنگامی که یک فضاپیما در معرض نور مستقیم خورشید قرار می گیرد، می تواند به شدت گرم شود و گاهی اوقات به صدها درجه سانتیگراد می رسد. اما زمانی که در سایه یک سیاره یا یک ماه قرار می‌گیرد، دما می‌تواند به زیر صفر برسد، مانند - 200 درجه سانتیگراد یا حتی سردتر.

برای فتودیودهای دیجیتال، این تغییرات شدید دما می تواند عملکرد آنها را مختل کند. در دماهای بالا، جریان تاریک یک فوتودیود می تواند بسیار افزایش یابد. جریان تاریک جریانی است که از فتودیود عبور می کند حتی زمانی که نوری به آن برخورد نمی کند. اگر جریان تاریک بیش از حد زیاد شود، تشخیص سیگنال های نور واقعی دشوارتر می شود. در دماهای پایین، تحرک حامل های بار در فتودیود می تواند کاهش یابد و زمان پاسخ آن را کندتر کند.

به همین دلیل است که فتودیودهای دیجیتال ما طوری طراحی شده اند که در طیف وسیعی از دما به خوبی کار کنند. ما از مواد و تکنیک های بسته بندی خاصی استفاده می کنیم. به عنوان مثال، ممکن است از بسته بندی هرمتیک برای محافظت از فتودیود از محیط بیرون و کمک به مدیریت دما استفاده کنیم. به این ترتیب، چه پختن در آفتاب یا یخ زدن در سرمای فضا، فتودیودهای ما همچنان می توانند کار خود را انجام دهند.

بالا - سرعت و بالا - الزامات حساسیت

در هوافضا، کاربردهای زیادی وجود دارد که نیاز به فتودیودهای دیجیتال با سرعت بالا و حساسیت بالا دارند. به عنوان مثال، سیستم های ارتباطی نوری در ماهواره ها را در نظر بگیرید. این سیستم ها برای ارسال و دریافت داده ها بین ماهواره ها و ایستگاه های زمینی یا بین ماهواره های مختلف استفاده می شوند. برای انتقال سریع مقادیر زیادی از داده ها، فتودیودها باید پاسخی با سرعت بالا داشته باشند.

ما محصولاتی مانندپین 155M 1.25G - TIA Photodiodeکه برای کاربردهای پرسرعت طراحی شده است. این می تواند سرعت داده تا 1.25 گیگابیت بر ثانیه را مدیریت کند و برای انتقال سریع داده در ارتباطات هوافضا عالی است.

حساسیت بالا نیز بسیار مهم است. در ماموریت‌های فضایی عمیق، سیگنال‌های نوری که دیودهای نوری باید شناسایی کنند، می‌تواند بسیار ضعیف باشد. اگر فتودیودها به اندازه کافی حساس نباشند، ممکن است این سیگنال های ضعیف را از دست بدهند. ما تکنیک های ساخت پیشرفته ای را برای بهبود حساسیت فتودیودهای دیجیتال خود توسعه داده ایم. ماTAP - PD 1or99 And 2or98 Spectrodectorدستگاهی با حساسیت بالا است که می تواند حتی ضعیف ترین سیگنال های نوری را دریافت کند و برای اکتشاف علمی در فضا مناسب است.

کوچک سازی

فضاپیماها و ماهواره ها همه در مورد صرفه جویی در فضا و وزن هستند. هر اونس وزن اضافی در یک فضاپیما به این معنی است که سوخت بیشتری برای پرتاب آن به فضا مورد نیاز است که می تواند واقعاً گران باشد. بنابراین، فشار زیادی برای کوچک کردن تمام اجزا از جمله فوتودیودهای دیجیتال تا حد امکان وجود دارد.

ما این نیاز را درک می کنیم و روی توسعه فتودیودهای دیجیتالی کوچک کار کرده ایم. مامینی فوتودیود Pigtailedیک مثال عالی است این کوچک، سبک وزن است و همچنان عملکرد عالی را ارائه می دهد. علیرغم اندازه کوچک آن، می‌تواند تمام نیازهای دیگر مانند مقاومت در برابر تشعشع و پاسخ با سرعت بالا را برآورده کند، و آن را به یک انتخاب عالی برای کاربردهای هوافضا که در آن فضا و وزن در بالاترین حد است تبدیل می‌کند.

قابلیت اطمینان و پایداری بلند مدت

در هوافضا، هنگامی که یک قطعه به فضا پرتاب می شود، معمولا برای مدت طولانی در آنجا وجود دارد و تعمیر یا تعویض آن بسیار دشوار است. بنابراین، فتودیودهای دیجیتال باید بسیار قابل اعتماد بوده و پایداری طولانی مدت داشته باشند.

ما فتودیودهای دیجیتال خود را قبل از ارسال برای استفاده در هوافضا به دقت آزمایش می کنیم. ما محیط سخت فضایی را در آزمایشگاه‌هایمان شبیه‌سازی می‌کنیم، از جمله قرار گرفتن در معرض تشعشع، چرخه دما، و آزمایش‌های ارتعاش. به این ترتیب، می‌توانیم مطمئن شویم که فتودیودهای ما می‌توانند سال‌ها در فضا دوام بیاورند بدون اینکه از کار بیفتند.

نتیجه گیری

همانطور که می بینید، برنامه های هوافضا الزامات بسیار سختی برای فوتودیودهای دیجیتال دارند. از مقاومت در برابر تشعشع تا عملکرد با سرعت بالا، کوچک سازی و قابلیت اطمینان طولانی مدت، این اجزا باید درجه یک باشند. در شرکت ما متعهد هستیم که این الزامات ویژه را با فوتودیودهای دیجیتال با کیفیت بالا برآورده کنیم.

اگر در پروژه های هوافضا درگیر هستید و به بهترین دیودهای دیجیتال دیجیتال نیاز دارید، مایلیم با شما صحبت کنیم. چه در حال کار بر روی یک سیستم ارتباطی ماهواره ای، یک ماموریت اکتشافی در اعماق فضا، یا هر برنامه هوافضایی دیگری باشید، محصولات ما می توانند عملکرد و قابلیت اطمینان مورد نیاز شما را ارائه دهند. با ما تماس بگیرید تا در مورد نیازهای خاص شما و اینکه چگونه فوتودیودهای دیجیتال ما می توانند در پروژه های شما قرار بگیرند، گفتگو کنیم.

مراجع

• جی کمبل، "فیزیک دستگاه های نیمه هادی"
• گزارش های فنی ناسا در مورد نیازهای محیط و اجزای فضایی
• مجموعه مقالات کنفرانس های بین المللی الکترونیک هوافضا و فوتونیک