Kretsar som tål 500 grader

Rymdsatsningen vid Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm och Kista innefattar allt som har med rymden att göra – höghöjdsexperiment, småsatelliter, instrumentering för rymdmätningar och så paradprojektet Working on Venus, med förberedelser för en färd till planeten Venus.

Carl-Mikael Zetterling, KTH i Kista

Denna dimhöljda planet har sina problem, bland annat en frätande atmosfär som är så varm att den smälter lödtenn och ett tryck som skulle krossa en människa. Det är ett forskningsområde som passar professorn i fasta tillståndets fysik Carl-Mikael Zetterling på KTH i Kista alldeles utmärkt.

– Jag har hållit på med elektronik i kiselkarbid i tjugo år, och vi insåg tidigt att höga temperaturer och kiselkarbid passar bra ihop, säger han.

– Transistorerna fungerar bra upp till 600 grader Celsius. Det kan vi klara, men det har varit svårt att få finansiering för integrerade kretsar för höga temperaturer. Vi råkade in i en hönan-och-ägget-situation där ingen ville ha högtemperaturelektronik för att det inte redan fanns någon och därmed inget behov.

Tvärtom ses höga temperaturer i halvledare som ett fel. Kiselkarbid har i sig självt lägre förluster än kisel, och därmed lägre självuppvärmning och borde vara fördelaktigt.

Mätningar på en operationsförstärkare i kiselkarbid i en provstation vid 600 graders temperatur. Bilden är ett montage av en synlig och en infraröd bild. Värmeplattan, i princip en spisplatta, och chippen lyser inte riktigt så här mycket vid 600 grader, utan snarare mörkt körsbärsrött.

Vevade upp till 500 grader

– Vi började med att fundera på industritillämpningar, men det visade sig att det redan finns operationsförstärkare som klarar 225 grader. Så vi bestämde oss för att veva upp temperaturen till 500 grader och det fungerade bra. Tyvärr var sponsorerna ändå inte intresserade. Men när vi nämnde ordet Venus nappade de och lämnade stöd för hela Venuselektroniken. Vi fortsatte upp till 600 grader och det fungerar fortfarande bra. Bättre faktiskt. Nu har vi sett att Nasa har börjat testa kretsar vid 750 grader så vi måste trappa upp, vi också, säger Carl-Mikael Zetterling.

Ordet Venus gav också andra positiva effekter.

– Det kom studenter som sa ”Jag har hört att ni ska göra elektronik för Venus! Det är coolt! Eller hot!” och vips har vi folk engagerade som vill göra en mikrokontrollenhet, minne och en radiodel till Venuslandaren.

Sovjet tog bilder på Venusytan

Sovjetunionen är det enda land som mjuklandat på Venus. Sond­erna Venera-9-10-13-14 från år 1975–82 levde inte så länge, och bara tack vare att de redan var kalla inombords och hade tjock isolering. Farkosterna var gjorda av titan och fungerade mellan 23 och 110 minuter.

Venera 11. Landaren stod på venusytan på den bruna ringen och paraplyet var både luftbroms vid landningen (som skedde med en hastighet av 8 meter per sekund) och reflektor för spiralantennen överst. Experimenten befann sig i de röda burkarna och kameran i den koniska aluminiumburken (linsskyddet) mitt på.

De enda bilder som finns från venusytan är de som togs av Sovjet. Man var inte kapabla att behandla bilderna ordentligt på 1980-talet, men det har en Don Mitchell gjort i efterhand.

Notera att himlen närmast är orange, huvudsakligen av klor- och svavelföreningar, därför ser marken brungul ut. Min falskfärgning.

Att få hem bilderna var en teknisk bedrift. Atmosfärstrycket är 92–93 bar och atmosfären är dryga 460 grader varm och består huvudsakligen av koldioxid och kväve, med lite svavelsyra. Panoramakameran tittade ut genom väggen på en centimeter tjock kvartscylinder.


Fler av Don Mitchells återställda Venera-bilder hittar du på tinytw.se/venusbilder. Läs mer om Venera-sonderna på tinytw.se/venerasond