Lifetime evolution of carriers in junction diodes irradiated by high-energy protons
Description
The work described in this thesis is devoted to the analysis of the degradation phenomena under irradiation of the P-N junction diode which is the basic element of all minority carrier devices. This study is carried out in a perspective of prediction of the degradation of the electrical properties of the devices and research of a better behaviour to nuclear radiation. The methods and experimental devices used for lifetime measurement are presented in Chapter II. A method for automatic lifetime determination in diodes is developed taking into account the expressions established in the first chapter. The diffusion length in solar cells is obtained by photovoltaic effect and the lifetime in single crystals is deduced from photoconductivity pulses. Particular importance is given to the evaluation of the injected carrier rate. The experimental study of the lifetime degradation by high energy protons required an experimentation at the large particle accelerators: Saturn proton synchrotron and CERN synchrocyclotron. Chapter III provides the main characteristics of the proton beams used and presents all the values of the degradation constants obtained with high energy protons (3000 MeV, 600 MeV and 207 MeV), and with particles creating less complex defects (electrons of 4.5 MeV and protons of 10 MeV). Chapter V presents some applications of the results obtained. The observed lifetime variations are applied to the prediction of the degradation of the current-voltage characteristics of diodes. Moreover, concrete objectives are reached from the analysis of the lifetime evolution: improvement of the speed of switching diodes and finally 'hardening' of solar cells. (O.M.)
Abstract (French)
Le travail decrit dans ce memoire est consacre a l'analyse des phenomenes de degradation sous irradiation de la diode a jonction P-N qui est l'element de base de tous les dispositifs a porteurs minoritaires. Cette etude est menee dans une optique de prevision de la degradation des proprietes electriques des dispositifs et de recherche d'une meilleure tenue aux rayonnements nucleaires. Les methodes et les dispositifs experimentaux utilises pour la mesure de la duree de vie sont presentes au chapitre II. Une methode de determination automatique de la duree de vie dans les diodes est mise au point en tenant compte des expressions etablies au premier chapitre. La longueur de diffusion dans les cellules solaires est obtenue par effet photovoltaique et la duree de vie dans les monocristaux se deduit d'impulsions de photoconductivite. Une importance particuliere est apportee a l'evaluation du taux de porteurs injectes. L'etude experimentale de la degradation de la duree de vie par des protons de haute energie a necessite une experimentation aupres des grands accelerateurs de particules: synchrotron a protons Saturne et synchrocyclotron du CERN. Le chapitre III fournit les principales caracteristiques des faisceaux de protons utilises et presente l'ensemble des valeurs des constantes de degradation obtenues avec des protons de haute energie (3000 MeV, 600 MeV et 207 MeV), et avec des particules creant des defauts moins complexes (electrons de 4,5 MeV et protons de 10 MeV). Le chapitre V presente quelques applications des resultats obtenus. Les variations de la duree de vie observees sont appliquees a la prevision de la degradation des caracteristiques courant - tension de diodes. En outre, des objectifs concrets sont atteints a partir de l'analyse de l'evolution de la duree de vie: amelioration de la rapidite de diodes de commutation et enfin 'durcissement' de cellules solaires.Files
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Additional details
Additional titles
- Original title (French)
- Evolution de la duree de vie des porteurs dans les diodes a jonction irradiees par des protons de grande energie
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 189 p.
- Report number
- FRCEA-TH--9465
INIS
- Country of Publication
- France
- Country of Input or Organization
- France
- INIS RN
- 52035795
- Subject category
- S46: INSTRUMENTATION RELATED TO NUCLEAR SCIENCE AND TECHNOLOGY;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis
- Descriptors DEI
- ELECTRICAL PROPERTIES; LIFETIME; P-N JUNCTIONS; PROTON BEAMS; PROTONS; SWITCHING DIODES
- Descriptors DEC
- BARYONS; BEAMS; ELEMENTARY PARTICLES; FERMIONS; HADRONS; NUCLEON BEAMS; NUCLEONS; PARTICLE BEAMS; PHYSICAL PROPERTIES; SEMICONDUCTOR DEVICES; SEMICONDUCTOR DIODES; SEMICONDUCTOR JUNCTIONS
Optional Information
- Notes
- 73 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses