Атомные бета-батареи на основе 3D структуры

Одной из актуальных задач современной науки и техники является создание маломощных (менее 1 мВт), с длительным сроком службы (10-100 лет) миниатюрных источников электрического питания на основе преобразования радиоактивной энергии изотопов в электричество. Такие батареи могут быть непосредственно использованы, например, в кардиологии, микроэлектромеханических системах (МЭМС), в военной технике и в системах совместного питания для многих применений.

Бетавольтаические устройства имеют малый вес, малый размер и могут работать непрерывно в течение многих лет или даже десятилетий — в зависимости от времени полураспада бета-источника (⁶³Ni – 100 лет, ¹⁴⁷Pm – 2.6 года, ³H – 12.3 лет).

В рамках работы предложена конструкция атомной бета-батареи на основе 3D структуры (рис. 1).

Использование 3D структуры позволяет увеличить площадь поверхности p-n перехода на два- три порядка по сравнению с планарной конструкцией (рис. 1), уменьшить внутреннее сопротивление устройства, а также увеличивает его ток.

Дополнительное преимущество – сокращение числа бета-частиц, испускаемых в ''неверном направлении'', которые отражаются от поверхности полупроводника. Следовательно, эффективность батареи возрастает, что позволяет увеличить выходную мощность атомной бета-батареи.

 

Рисунок 1 – Схематическое представление планарной и 3D структуры атомной батареи

 

Ссылку добавить

 

Научный руководитель – к.т.н., доц. Леготин С.А.