系统低剂量率失效和加速模拟试验方法

综述双极器件和双极线性电路在低剂量率辐射环境下的增强损伤,它可引起系统的早期失效。分析了引起低剂量率失效的物理机制,它与MOS器件电离辐射的损伤机制完全不同。为了缩短模拟试验时间和提高效/费比,研究了几种加速模拟试验方法,并对处于低剂量率下系统的加固保证也提出了一些看法。     

稳态总剂量效应(TID)试验剂量率选择的研究

通过调研分析,发现ESA/SCC 22900和MIL-STD-883G方法1019.7在剂量率的选择等方面存在较大差异。针对美国宇航局NASA发布的TID试验报告中总剂量及其对应的剂量率值进行统计分析,了解到不同工艺器件进行TID试验时采取多步骤辐射,辐射过程中所选择的剂量率几乎均小于1rad(Si)/s,且剂量率随总剂量不断改变。当总剂量低于30krad(Si)时,曲线分布没有规律,随机性较大;当总剂量大于30krad(Si)时,剂量率随总剂量的增加而增加,但不满足线性关系。针对不同剂量率辐射后器件失效机理的分析研究,得出器件在低剂量率辐射下失效的主要原因是界面态,而在高剂量率辐射失效的主要原因是辐射感生氧化物陷阱电荷。     

正常工作状态与零偏置JFET输入运算放大器的辐射损伤

对处于正常工作和零偏置状态的JFET输入运算放大器,进行了高低剂量率辐射试验。结果表明,工作状态影响JFET运放电路的辐射效应和辐射损伤。正常工作状态下,JFET输入运算放大器表现出时间相关效应,而零偏置状态下则具有低剂量率损伤增强效应。高剂量率或低剂量率辐射情况下,正常工作的JFET输入运放电路参数退化大于或小于零偏置状态。高剂量率辐射会在JFET输入运放的基本单元双极晶体管产生氧化物正电荷和界面陷阱。从氧化物正电荷和界面态与工作状态的关系方面,对JFET运放电路的退化行为进行了解释。     

双极型运算放大器ELDRS效应试验研究

针对空间辐射环境下应用的双极型器件抗辐射能力与地面高剂量率辐照模拟试验所获得器件的抗辐照水平存在差异,在地面利用60Co辐射源开展了双极型运算放大器的总剂量辐照试验研究,分析了辐照剂量率、辐照偏置和室温退火3种试验组合条件下样品的总剂量响应.结果表明,在300 Gy的辐照水平下,低剂量率辐照条件下器件参数的退化损伤是高...     

不同偏置下电流反馈运算放大器的电离辐射效应

在不同偏置条件下,对基于互补双极工艺生产的电流反馈运算放大器（CFA）进行了高低剂量率下的电离辐射效应研究。研究发现,在不同偏置条件下,器件损伤差异明显。在零偏条件下,器件在低剂量率下损伤显著增强,表现为低剂量率损伤增强效应（ELDRS）;在小工作电压下辐照时,器件损伤较小,且不同剂量率之间损伤差异不明显;而在大工作电压下辐照时,器件在高剂量率下的损伤明显大于低剂量率下的损伤,在随后的室温退火中,又恢复到与低剂量率损伤相当的程度,表现为时间相关效应。结果表明,双极器件是否具有ELDRS效应与实验偏置条件有重要关系。     

空间低剂量率效应模拟方法研究

一方面介绍了利用线性响应理论能够预估MOS器件空间低剂量率的辐射响应,并得出在相同偏压下,高剂量率辐照加室温退火所引起的阈值电压漂移量在误差允许的范围内等于低剂量率辐照的漂移量,两者总的时间相等;另一方面对美军标1019．4实验程序进行了重新评估,对氧化物陷阱电荷和界面态效应的评估方面给出了一些建议。     

双极电压比较器低剂量率辐照损伤增强效应的变温辐照加速评估方法

对3款同种型号不同公司生产的双极电压比较器进行了高、低剂量率及变温辐照的⁶⁰Co γ辐照实验。结果表明：偏置电流和电源电流为双极电压比较器辐射敏感参数,失调电压仅在工作偏置条件下为辐射敏感参数;由于工艺不同,不同公司的双极电压比较器存在辐射响应差异,而同一公司的双极电压比较器在不同偏置条件下的辐照损伤趋势亦不同;变温辐照加速评估方法不仅可鉴别上述不同公司的双极电压比较器在不同偏置条件下的剂量率效应,而且能很好地模拟和保守地评估其低剂量率下的辐照损伤。     

剂量率对MOS器件总剂量辐射性能的影响

对3种MOS器件在不同模拟源的两种辐照剂量率下进行辐照实验,研究了MOSFET阈值电压随辐射剂量及剂量率的变化关系。对实验结果进行了分析讨论。试验表明：在相同辐射剂量下,低剂量率辐照损伤比高剂量率大。     

双极晶体管不同剂量率的辐射效应和退火特性

不同类型和型号的国产及进口双极晶体管的不同剂量率的辐照效应及退火特性进行了研究。结果表明：在辐照的剂量率范围内,无论是国产还是进口的双极晶体管,都有明显的低剂量率辐照损伤增强现象,且NPN管比PNP管的明显。文中对引起双极器件辐照损伤差异的机理进行了探讨。     

PNP输入双极运算放大器ELDRS效应的60Coγ辐照高温退火评估方法

选用了三种型号的PNP输入双极运算放大器,在正偏和零偏状态下进行了辐照实验,由此对高剂量率辐照后高温退火加速评估方法进行了探索.结果表明,辐照后高温退火的实验结果乘以一定的倍数因子,便可较好地模拟PNP输入双极运算放大器的低剂量率辐照损伤,根据曲线的变化规律可以较快地鉴别器件是否存在低剂量率辐射损伤增强效应.     

剂量率切换辐照加速方法适用性的数值评估

为进行剂量率切换辐照加速方法适用性的数值评估,基于定量损伤物理模型和剂量率切换加速方法实验测试条件,以氢浓度、初始缺陷浓度和温度为变量,对金属绝缘层半导体(Metal insulator semiconductor,MIS)结构进行了系统的数值模拟。结果表明,剂量率切换辐照加速方法的适用性对双极器件氧化层内的氢浓度及缺陷浓度有很强的依赖。因此,剂量率切换加速方法的实验可能对部分器件和电路不再适用。     

变温辐照加速评估方法在不同工艺的NPN双极晶体管上的应用

对6种不同工艺的NPN双极晶体管进行了高、低剂量率及变温辐照的~(60)Coγ辐照实验。结果显示,6种工艺的NPN双极晶体管均有显著的低剂量率辐照损伤增强效应。而变温辐照损伤不仅明显高于室温高剂量率的辐照损伤,且能很好地模拟并保守地评估不同工艺的NPN双极晶体管低剂量率的辐照损伤。对实验现象的机理进行了分析。     

双极运算放大器低剂量率辐照损伤增强效应的变温加速辐照方法

介绍了一种变温辐照加速评估双极电路低剂量率辐照损伤增强效应的新实验方法，并对各种实验现象的潜在机理进行了分析。结果显示，阶跃降低辐照温度的变温辐照法，不仅能较好地模拟双极运放电路实际空间低剂量率的辐照损伤，且比美军标的恒高温辐照法的总剂量评估范围明显增大，还可作为快速鉴别器件是否具有低剂量率辐照损伤增强效应的有效实验方法。     

变温恒剂量率辐照加速评估方法在双极线性稳压器LM317上的应用

对3个公司生产的同一型号双极线性稳压器LM317进行了工作和零偏偏置下高、低剂量率辐照,变温恒剂量率辐照及美军标恒高温恒剂量率辐照的对比实验。结果表明,与恒高温恒剂量率辐照相比,变温恒剂量率辐照不仅能非常准确、快速地评估出在不同偏置条件下3款双极线性稳压器的剂量率效应,还可较好地模拟双极线性稳压器在低剂量率辐照下的损伤。实验结果验证了变温恒剂量率辐照加速评估方法在双极线性稳压器上应用的可行性。     

线性稳压器不同偏置下电离总剂量及剂量率效应

为对工作在空间电离环境中稳压器的电离总剂量及剂量率效应进行研究,选择一种常用的低压差线性稳压器进行了不同偏置的高低剂量率的电离辐照和退火实验。结合电路特征和电离辐射效应,对线性稳压器产生蜕变的原因进行分析。结果显示,器件输出电压、线性调整率、负载调整率等关键参数在电离辐射环境下发生不同程度变化。在零偏条件下,低剂量率（LDR）下损伤明显大于高剂量率（HDR）条件,表现出低剂量率损伤增强效应;而在工作偏置条件下,高剂量率辐照损伤大于低剂量率的,退火实验中,发生损伤恢复现象,表现为时间相关效应。在整个辐照和退火过程中,零偏置损伤比工作偏置损伤大。     

Ionizing radiation effect on 10-bit bipolar A/D converter

<正>In this article,radiation effects and annealing characteristics of a bipolar analog-to-digital converter(ADC) are investigated in different biases and dose rates.The results show that ADC is sensitive to both the bias and dose rate. Under high-dose-rate irradiation,the ADC functions well,while under low-dose-rate irradiation,the parameters of ADC change obviously at low dose level,and the damage is significant at zero bias.Combining the fringing field with the space charge model,the underlying mechanism for this response is discussed.