Анотація. Конструкцію структур на основі напівпровідникових гетеропереходів можна покращити для підвищення ефективності ядерних мікробатарей. У цій роботі з використанням лабораторного програмного забезпечення досліджено альфа-вольтаїчну батарею малої потужності. Ядерна батарея складається з гетероструктури In0,49Ga0,51P/GaAs, опромінюваної альфа-частинками америцію-241 (Am241) з середньою кінетичною енергією 5.485 МеВ. Загальна активна площа альфа-вольтаїчної батареї становить 1 см2. З використанням комплексної аналітичної моделі промодельовано залежності густини струму J(V) і вихідної електричної потужності P(V) від напруги та визначено величину ефективності перетворення енергії. Модель враховує відбиття падаючих альфа-частинок, омічні втрати, ефект межі між двома шарами та границь області виснаження. З метою оптимізації продуктивності батареї моделювання проводили при різних значеннях ефективної густини активності радіоізотопу, концентрацій легуючої домішки в емітері та базі, а також швидкості поверхневої рекомбінації як у фронтальному, так і тильному шарах. Результати дослідження показують, що при опроміненні з джерела Am241 з потужністю 2.4 мКі/см2 ефективність перетворення енергії батареї може досягати 10.31% при максимальному значенні густини вихідної потужності у 16.07 мкВт/см2. Отже, гетероструктура In0,49Ga0,51P/GaAs у поєднанні з Am241 є багатообіцяючою конструкцією для забезпечення довгострокового енергопостачання в суворих умовах..

Ключові слова:альфа-вольтаїчна батарея, гетероструктура, америцій-241, альфа-частинки, омічні втрати.

Текст статті (PDF)

Назад до 27 (2)