Elektronika, która wytrzyma w piekarniku - sprawdzi się nie tylko na Wenus

Niedawno opisywałem koncepcję powrotu misji bezzałogowych i załogowych na naszą sąsiadkę, planetę Wenus. Między innymi ze względu na bardzo wysokie temperatury, elektronika w lądownikach nie jest w stanie przetrwać więcej niż kilku godzin. NASA nie traci nadziei i próbuje skonstruować układy, które będą w stanie pracować w temperaturze co najmniej kilkuset stopni przez wiele tygodni.

Wenus - obraz radarowy powierzchni

Choć celem projektu jest skonstruowanie elektroniki na cele misji na Wenus, nietrudno sobie wyobrazić, że taka przydałaby się też na Ziemi. Zresztą prace prowadzone przez NASA jako punkt wyjścia obrały konstrukcje przeznaczone do pracy w okolicy gorących silników odrzutowych. Zwiększenie wytrzymałości elektroniki pozwoliłoby rozszerzyć zakres jej zastosowań.

Superwytrzymałe układy scalone wykonane są na bazie węgliku krzemu (SiC) i w trakcie testów w specjalnej komorze symulującej warunki na Wenus (w tym skład chemiczny i temperaturę około 460 stopni Celsjusza, ciśnienie 9,4 MPa) wytrzymały 521 godzin czyli ponad 3 tygodnie. Warto podkreślić, że układy nie były zabezpieczone spacjalnymi obudowami, a także nie korzystały z systemów chłodzących. Słowo wytrzymały oznacza, że były w stanie pracować przez taki czas, a nie tylko stawiły czoła szkodliwemu środowisku jako konstrukcja.

Testowany układ to oscylator pierścieniowy zbudowany z wykorzystaniem 24 tranzystorów JFET oraz 36 rezystorów typu n. Dokładne informacje na temat eksperymentu znajdziecie w tym artykule (plik PDF, po angielsku).

Symulacje zostały przeprowadzone w komorze GEER (Glenn Extreme Environments Rig) o pojemności 800 litrów. Wnętrze komory jest wypełniane związkami, o składzie takim jak atmosfera na powierzchni Wenus (patrz poniższa tabelka). Potem podnoszone jest ciśnienie, a następnie temperatura w tempie 7 stopni na godzinę.

Gdy uzyskana zostanie temperatura 460 stopni Celsjusza, w komorze umieszczona zostaje próbka elektroniki i rozpoczynają się właściwe testy. Ilustracja na początku tego tekstu pokazuje wygląd układu scalonego przed (na górze) i pod 21-dniowych testach (na dole).

Źródło: NASA