Поверхности теплообмена

Отбраковка в процессе изготовления ИМС включает в себя операции разбраковки структур по электрическим параметрам, отбраковки поврежденных структур посредством визуального контроля и, наконец, контроль собранных и испытанных на центрифуге ИМС перед их герметизацией. На последнем этапе контроля выявляется основная часть дефектных микросхем, обычно отказывающих в эксплуатации из-за дефектов соединительных выводов, обрывов контактных соединений и внутрисхемной разводки, коротких замыканий проволочных выводов между собой и на другие элементы ИМС, царапин и загрязнений поверхности структуры, дефектов кристаллической структуры, неправильного монтажа кристалла на основании корпуса, наличия инородных частиц и др.

Поправочная функция зависит от вида зависимости р(у) в структуре. Она связывает сопротивление растекания /?и, измеренное на образце с неоднородным распределением удельного сопротивления, с сопротивлением растекания однородного образца полубесконечного объема. Вычисление поправочной функции представляет собой довольно сложную математическую задачу и основывается на определенной модели структуры. В простом случае слой с неоднородным распределением удельного сопротивления представляют в виде однородного слоя той же толщины, а всю структуру — в виде двухслойной структуры ( 1.11). На слое толщиной w с удельной проводимостью а, расположен омический контакт радиусом га. Через контакт протекает ток /. Второй слой — подложка — имеет удельную проводимость сг2, тот же тип электропроводности и достаточную толщину, чтобы его можно было считать слоем полубесконечного объема. Распределение электрического потенциала в верхнем слое U\ и в подложке (У2 удовлетворяет уравнению Лапласа. Граничные условия следующие: на металлическом контакте потенциал постоянен; на верхней поверхности структуры нормальная составляющая тока равна нулю; в плоскости контакта слоя и подложки нормальная составляющая тока и потенциал изменяются непрерывно. Эти условия соответствуют предположению об однородности свойств слоя и подложки и отсутствии объемных зарядов на их границе. Второе предположение не является физически оправданным, однако учет объемного заряда ведет к такому усложнению задачи, что им обычно пренебрегают. Решение уравнения Лапласа для распределения потенциалов U\ и (/а позволяет вычислить сопротивление растекания контакта. По результатам вычислений на основе описанной модели, которую называют одно-

Если предположить, что скорость поверхностно? рекомбинации на поверхности эпитаксиального слоя за пределам \ контакта бесконечно высока, то условие (4.53) будет справедливо для всей поверхности структуры и задача станет одномерной При конечной скорости поверхностной рекомбинации следует учртывать неоднородное граничное условие и требуется решить трехмерную задачу.

Для создания пленарных омических контактов на верхней поверхности структуры пластина снова окисляется и проводится фотолитография, позволяющая вскрыть окна под омические контакты базы и эмиттера.

Таким образом, главное требование к параметрам мощных полевых транзисторов — это снижение сопротивления канала, что обеспечивается созданием короткого канала. С этой целью в мощных полевых транзисторах переходят от рассмотренных ранее горизонтальных (планарных) структур к вертикальным, в которых направление тока перпендикулярно поверхности структуры. Другая особенность мощных полевых транзисторов, позволяющая снизить сопротивление канала, — это большое количество параллельно соединенных каналов (около тысячи), т. е. многоканальность (многоэлементность) структуры.

деляется вдоль всей поверхности структуры, т. е. не может быть носителем информации. Следовательно, максимально допустимое значение количества заряда в пакете равно:

S3 я к 3 3 Шунтирующие Инверсные каналы на поверхности структуры 17 - —

галуатации из-за дефектов соединительных выводов, обрывов контактных соединений и внутрисхемной разводки, коротких замыканий проволочных выводов между собой и на другие детали схемы, царапин и загрязнений поверхности структуры, дефектов кристаллической структуры, неправильного монтажа кристалла на основании корпуса, наличия инородных частиц и др.

Основным способом повышения фоточувствительности в длинноволновой области является увеличение времени жизни электроновг приводящее к увеличению Ьп, что достигается использованием материала более высокого качества. Поверхностную рекомбинацию на тыльной стороне СЭ уменьшают при создании потенциального барьера за счет увеличения концентрации легирующей примеси. Для уменьшения рекомбинационных потерь и эффективного собирания носителей тока, отраженных от тыльного потенциального барьера, в кремниевых СЭ уменьшают толщину базовой области. Однако-при этом увеличивается прозрачность структуры для длинноволнового излучения с hv^Eg. Для снижения оптических потерь в этом случае на тыльной поверхности структуры создают отражающее покрытие, что позволяет удвоить путь, проходимый длинноволновыми фотонами в структуре, и увеличить эффективность их поглощения.

Для увеличения скорости «оттока» носителей от поверхности в таких структурах увеличивают градиент Eg, а следовательно, и величину поля к поверхности структуры [112]. Снижение роли поверхностной рекомбинации может быть получено также в структуре с градиентом Ед и дополнительным тонким широкозонным слоем 4 ( 3.17, г), прозрачным для коротковолнового солнечного излучения [67, 109, 116]. Благодаря этому слою возможно снижение градиента Ед в слое 3 и увеличение его толщины при обеспечении полного собирания генерированных светом электронов, что обеспечивает снижение сопротивления растекания фронтального слоя и возможность работы при больших степенях концентрирования солнечного излучения [116].

тавливалась в едином эпитаксиальном процессе. Сначала выращивался слой reGaAs (тг«1017 см"3, Sn), затем слой pGaAs, легированный кремнием. Получение высоких значений Ьн ^> 10 мкм в pGaAs, легированном кремнием, позволило увеличить глубину залегания р—тг-перехода до 5 мкм без заметного увеличения рекомбинационных потерь. На поверхности структуры выращивался слой рА10 8Ga0_2As толщиной 0.07—0.15 мкм. Благодаря малой толщине широкозонного окна были получены высокие значения фототока: &ф=32 мА/см2 (AM 0, Кс=1), а оптимизация уровня легирования и высокое качество п- и р-слоев GaAs позволили снизить значение плотности рекомбинационной составляющей тока насыщения до 2-Ю"11 А/см2 и получить высокие значения t/x x и F. Из приведенных на 3.32 зависимостей видно, что в данном СЭ КПД возрастает с увеличением Кс до значения 7j=27 % при /?с=66 (AM 1.3) за счет увеличения Z7X x. а снижение КПД при дальнейшем увеличении Кс связано с возрастанием влияния внутреннего сопротивления фотоэлемента. Лучшая стабильность фактора заполнения нагрузочной характеристики и КПД с увеличением KG достигается в СЭ на основе анало-

Увеличение А7\ позволяет при неизменном коэффициенте теплоотдачи уменьшить площадь поверхности блока, что снижает массу ГИФУ и упрощает технологию его изготовления (например, отказ от оребрения), а при неизменной поверхности теплообмена позволяет применить менее интенсивные системы обеспечения тепловых режимов, имеющие по сравнению с первоначальной меньшую массу. Например, при использовании для охлаждения вынужденной воздушной конвекции коэффициент а пропорционален t>°'8, где v — скорость воздушного потока. Энергопотребление вентиляционного агрегата пропорционально v3. Следовательно, с уменьшением коэффициента теплоотдачи а в 2 раза энергопотребление вентиляционного агрегата уменьшается примерно в 10 раз; приблизительно в такой же пропорции уменьшается его масса.

ВВЭР их второй контур отождествляли с паротурбинным контуром ТЭС среднего давления, поэтому требования к качеству питательной воды были невысокими и не предусматривалась очистка турбинного конденсата-для ликвидации загрязнений за счет присо-сов охлаждающей воды. Такой подход был ошибочным, так как парогенераторы двуконтурных АЭС относятся в равной мере как к первому (радиоактивному), так и ко второму (условно нерадиоактивному) контурам. Теплоноситель во второй контур, как правило перетекает через неплотности и трещины в трубках парогенераторов Отложения на трубках, содержащие продукты коррозии и естественные примеси охлаждающей воды, приводят к увеличению скорости коррозии и снижению коэффициента теплопередачи ( 59) что требует увеличения парогенерирующей поверхности теплообмена Это, в свою очередь, привело к усложнению его конструкции и снижению экономичности энергоблока из-за необходимости остановов для химической очистки поверхностей.

В настоящее время применяют поверхностные регенеративные подогреватели различных типов. В одних нагрев питательной воды (или основного конденсата) происходит только вследствие теплоотдачи от конденсирующегося пара ( 6.2, а), в других яаряду с поверхностями теплообмена, где осуществляется теплопередача от конденсирующегося пара, выделены поверхности теплообмена, на которых конденсат пара (дренаж) дополнительно охлаждается питательной водой (поверхности охладителя дренажа) ( 6.2, б). Применяются также регенеративные подогреватели с выделенными охладите; ями дренажа и перегретого пара ( 6.2, в). На АЭС, где в регенеративные подогреватели поступает влажный пар, применяются, конечно, только подогреватели, приведенные на 6.2, а, б.

ваются без резерва, и выбираются по значению необходимой площади поверхности теплообмена и расходу охлаждающего конденсата.

Воздух через РОБ движется под действием естесгеенной тяги. Для снижения площади поверхности теплообмена радиаторы выполняют сребренными. Существенное влияние на интенсивность теплообмена (а следовательно, и на значение площади поверхности радиаторов) оказывает скорость воздуха, которая в данном случае однозначно зависит от высоты башни. По этой причине высота РОБ для мощных установок достигает более 150 м.

Применение непосредственного охлаждения повышает интенсивность теплообмена в электрических машинах. В то же время выполнение каналов в обмотках приводит к уменьшению располагаемого сечения меди, что, в свою очередь, увеличивает плотность тока в проводниках и выделяемые в них потери. Поэтому при выборе сечения охлаждающих каналов приходится учитывать противоречивые обстоятельства. С одной стороны, при увеличении размеров каналов возрастает площадь поверхности теплообмена и расход охлаждающей среды, что способствует понижению температуры обмотки, с другой стороны, уменьшение площади сечения проводников, т. е. увеличение их электрического сопротивления, приводит к росту количества выделяемых потерь и, следовательно, к повышению температуры [48].

Определяющий (характерный) размер обычно выбирается исследователем произвольно, но ipn использовании критериального уравнения необходимо знать, какой размер взят в качестве определяющего. Чаще всего в качестве определяющего размера принимают длину поверхности теплообмена в направлении движения жидкости. Теория подобия не определяет однозначно, какой размер должен быть взят в качестве определяющего, однако целесообразно принять такой размер, который в наибольшей степени влияет на процесс. Остальные размеры тогда войдут в критериальное уравнение в качестве безразмерных величин типа L\=l\/L, L2=k/L,....

где А\ — А3 — коэффициенты, характеризующие состояние теплоносителя при температуре ГТ=0,5(Г+ Тср); k — коэффициент пространственной ориентации поверхности теплообмена ( 7.2); / — характерный размер поверхности. Значения коэффициентов Л, — Ая для воздуха и воды приведены в табл. 7.1 при разных значениях температуры 7\. При вынужденной конвекции переход от ламинарного режима к турбулентному определяется скоростью движения теплоносителя v, коэффициентом вязкости теплоносителя v и характерным размером / поверхности, участвующей

7.2. Примеры пространственной ориентации поверхности теплообмена:

Коэффициент конвективного теплообмена а„ является функцией теплофизических свойств, температуры и скорости движения теплоносителя, а также конфигурации и размеров поверхности теплообмена.

На 7.14,6 показана конструкция водяного охладителя таблеточных приборов. Рубашка / охладителя для увеличения поверхности теплообмена с жидкостью снабжена ребрами, которые вместе с донышком 2 образуют каналы движения воды. Подвод и отвод воды — через патрубки 3.