Исследователи из Национальной лаборатории Оук-Ридж (ORNL) разработали транзистор из нитрида галлия (GaN), который может выдерживать температуру и излучение вблизи ядра ядерного реактора. Учёные обнаружили, их разработка может выдержать температуру до 125°С (257 F), что является пределом порога безопасности ядерного реактора. Авторы устройства уверены, в таких экстремальных условиях транзистор сможет функционировать на протяжении пяти лет.
Традиционные кремниевые транзисторы не выдерживают соседства с ядерным реактором, поэтому во время их монтажа устанавливалась специальная защита. Это говорит о том, что чипы на их основе вблизи ректора должны подключаться к аналоговым датчикам с помощью кабелей.
«Наша работа позволяет выполнять измерения условий внутри действующего ядерного реактора более надежным и точным. Когда у вас длинные кабели, вы получаете много шума, который может повлиять на точность информации датчика. Размещая электронику ближе к датчику, вы повышаете его точность и достоверность», — рассказал Кайл Рид, руководитель группы, стоящей за исследованиями ORNL.
Кремниевые чипы восприимчивы к радиации, причем случайные частицы от следов радиоактивного материала (и даже фоновое излучение) могут изменить информацию внутри них. Гораздо более сильные источники радиации, например, внутри ядерного реактора, могут даже стать причиной серьёзного повреждения. Вот почему традиционные процессоры не могут выжить в такой агрессивной среде.
Нитрид галлия в последние годы используется в компактных устройствах, например, в адаптерах питания для смартфонов или ноутбуков. Нежелание использовать его в других областях обусловлен дороговизной материала. Тем не менее, его свойства делают нитрид галлия идеальным кандидатом для создания устройств, которые необходимы для работы в особо экстремальных условиях.
Согласно проведённым испытаниям, экспериментальный транзистор на основе GaN может выдерживать не менее трёх дней при температуре до 125°С вблизи ядра исследовательского реактора Университета штата Огайо. В конечном итоге группа пришла к выводу, что протестированное ими устройство способно прослужить более пяти лет вблизи ядра реактора — обычный цикл обслуживания для атомных электростанций.
«Поскольку конечной целью является проектирование схем с использованием этих материалов, как только мы поймем влияние температуры и радиации, мы сможем компенсировать их в конструкции схемы», — пояснил Кайл Рид.