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光电耦合器件在空间辐射环境下的性能研究

徐静  
【摘要】:近年来,随着航天技术及空间光通信等新技术的大力发展,用于空间环境的光电子器件也随之增加。光电耦合器是由发光二极管(LED)与光电三极管组合而成的集成器件,主要作用是进行电隔离,广泛的应用于各种光电及控制系统中。由于光电耦合器广泛的应用于空间辐射环境的光电及控制系统中,空间辐射使得光电耦合器的性能衰减甚至失效,会对空间工作系统造成难以估计的损坏,本文在此背景下,对光电耦合器的空间辐射损伤效应进行了理论及实验方面的具体研究。 本文研究了光电耦合器及其分立元件发光二极管及光电三极管的工作机理,推导了宏观与微观机制关系。根据位移与电离辐射效应对光电器件损伤的作用机制,经详细推导分别得到了发光二极管的位移、电离损伤函数,光电三极管的位移、电离损伤函数,及光电耦合器的电流传输比的位移、电离损伤模型,并对以上理论模型均进行了MATLAB仿真研究。 针对光电耦合器的理论研究结果进行了实验验证,用14MeV的60Co辐射源对发光二极管、光电三极管及光电耦合器进行了不同剂量的中子与γ辐照,对实验结果进行了详细分析,并对器件的退化结果与理论模型进行了对比分析,证明了理论模型的正确性。证明了光耦可用于低轨卫星系统。这为光耦的辐照研究积累了数据与方法,填补了国内在此领域的空白。 根据理论模型与实验结果的分析,提出了光耦的空间应用防护措施的初步考虑,为光耦的空间应用提供了设计角度。


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