Hvernig á að koma í veg fyrir öfugstraum í díóðum í lækningatækjum?

一, Líkamlegur búnaður öfugstraums og læknisfræðilegrar áhættu
Bakstraumur díóða er aðallega samsettur úr þremur hlutum:

Dreifing minnihluta burðarbera: Við öfuga hlutdrægni mynda rafeindir á P-gerð svæði og göt á N-gerð svæði lítinn straum undir virkni rafsviðs og stærð hans er veldisvísistengt hitastigi.
Yfirborðslekastraumur: Staðbundin rafsviðsröskun af völdum galla í umbúðum eða yfirborðsmengun, sem leiðir til ótilvalinna lekaleiða.
Öfugt sundurliðun: Þegar öfug spenna fer yfir mikilvæga gildið, aukast hleðsluberarnir verulega í gegnum snjóflóðafjölgun eða Zener göngáhrif, sem veldur varanlegum skemmdum á tækinu.
Skaðinn af öfugstraumi er sérstaklega mikilvægur í lækningatækjum:

Hjartalínuritsskjár: Bakstraumur getur valdið truflunum á afltíðni, sem hylja hið sanna hjartalínuritmerki
MRI kerfi: Bakstraumur í sterku segulsviðsumhverfi getur valdið ljósbogaútskrift og stofnað öryggi sjúklinga í hættu
Ígræðanleg tæki: Bakstraumur á örampastigi getur truflað taugaörvunarmerki og haft áhrif á árangur meðferðar
2, Kjarnastaðlar fyrir val á díóðum í læknisfræði
Til að bregðast við miklum áreiðanleikakröfum lækningatækja ætti val á díóðum að fylgja eftirfarandi meginreglum:

1. Hagræðing efnis og byggingar
Ofurhröð bata díóða (FRD): með því að nota gull- eða platínudópaða dreifingartækni styttist öfugur batitími í 20-50ns, hentugur fyrir lækningatæki með hátíðni púls (eins og ómskoðunargreiningartæki)
Schottky hindrunardíóða (SBD): Með því að nota málmhálfleiðaraviðmótseinkennin nær hún ofur-lágu áframspennufalli upp á 0,1-0,3V, dregur úr hitatapi og er sérstaklega hentugur fyrir færanleg lækningatæki
Háspennuafriðrandi díóða: tekur upp fjöl-lagsdreifingarbyggingu til að auka öfuga sundurliðunarspennu í nokkur þúsund volt, uppfyllir kröfur háspennuforrita eins og röntgengeisla
2. Lykilfæristýring
Reverse lekastraumur (IR): Tæki í læknisfræði krefjast IR minna en eða jafnt og 1 μA við 125 gráður, sem er 10 sinnum hærra en iðnaðarstaðalinn
Hitaviðnám (R θ JA): Hitaviðnámið er minnkað í 2 gráður /W í gegnum koparklemmutengingarferli, sem tryggir að hitastig tengisins fari ekki yfir 150 gráður við 40 gráðu umhverfishita
Geislaþol: Fyrir díóða í geislameðferðartækjum þurfa þær að standast 100kGy gammageislapróf
3, Verkfræðistörf við öfugstraumsbælingu
1. Hönnun hringrásarstigsverndar
Öfug samhliða vörn: Tengdu hraðbata díóða samhliða í báðum endum afldíóðunnar til að mynda tvíátta leiðandi rás. Til dæmis, í hjartastuðtækjum, er samsetning af 1N4148 og UF4007 notuð til að bæla öfuga toppspennuna úr 200V í innan við 50V.
RC frásogsnet: Fyrir hátíðnirofanotkun eru 0,1 μ F keramikþéttir og 10 Ω kolefnisfilmuviðnám tengd samhliða yfir díóðuna til að gleypa endurheimtarhleðslur í raun. Mæld gögn ákveðinnar blóðskilunarvél sýna að þetta kerfi dregur úr hámarksstraumnum úr 1,2A í 0,3A.
Virk klemmrás: með því að nota blöndu af MOSFET og Zener díóða, leiðir það virkan þegar öfugspennan fer yfir öryggisþröskuldinn. Í ígræddum gangráðum takmarkar þessi tækni öfugstrauminn við undir 10nA og uppfyllir læknisöryggisstaðalinn IEC 60601-1.
2. Nýsköpun í ferli og umbúðum
Glerpassunartækni: Með því að mynda SiO ₂ passiveringslag á yfirborði PN-mótanna minnkar yfirborðslekastraumurinn í 0,01 nA/mm². Eftir að þessi tækni var tekin upp í ákveðnu endoscopic CCD myndgreiningarkerfi minnkaði myndsuðinn um 3dB.
Keramik umbúðalausn: Með því að nota Al ₂ O Ⅲ keramik undirlag og gulltini eutectic suðu, er samsvarandi gráðu hitastækkunarstuðulls aukin í 95% og breyturnar haldast stöðugar á hitabilinu -40 gráður til +85 gráður.
3D samþætt uppbygging: Samþættir díóða, hitaskynjara og ESD verndartæki á sama sílikon undirlag til að ná rauntíma eftirliti og kraftmikilli uppbót. Í færanlegum ómskoðunarmælum dregur þetta kerfi úr sveiflusviði öfugstraums úr ± 15% í ± 3%.
4, Dæmigert notkunartilvik í lækningatækjum
1. Mikil nákvæmni vöktun á lífsmörkum
Í skjá með mörgum breytum er BAS70-04 ofurlítill lekastraumsdíóða fylki notað til að ná:

Input impedance:>10G Ω
Hlutdrægni:<50fA
Common mode rejection ratio:>120dB
Þetta kerfi minnkaði villuna við töku hjartalínuritmerkja úr ± 5% í ± 0,2%, uppfyllti kröfur AAMI EC11 staðalsins.
2. Lágmarks ífarandi orkukerfi fyrir skurðaðgerðir
Í há-rafmagnshnífum er samhliða samsetning FRD og kísilkarbíðdíóða (SiC) notuð til að ná fram:

Endurheimtunartími:<15ns
Jákvætt spennufall: 0,7V (@ 10A)
Stöðug straumþol: 100A (10ms)
Þessi hönnun bætir nákvæmni vefjaskurðar um 40% en dregur úr rafsegultruflunum (EMI) um 20dB.
3. Færanleg insúlíndæla
BAT54 röð Schottky díóða pakkað í SOT-23 nær:

Rúmmál: 2,1 × 2,4 × 0,9 mm ³
Bakstraumur leka: 0,1 μ A (@ 25 gráður)
Upphafstími:<1ns
Þessi lausn lengir rafhlöðuendingu tækisins í 7 daga á sama tíma og hún stjórnar villu vegna lyfjagjafar innan ± 1%.