光电耦合器4N49单粒子瞬态脉冲效应的试验研究

通过脉冲激光模拟单粒子效应,对光电耦合器4N49的单粒子瞬态脉冲（SET）效应进行了试验研究。在10V工作电压下,获取了4N49在特定线性能量传输（LET）值下的SET波形特征及其变化规律,得到了器件SET效应的等效LET阈值为10MeV•cm²•mg^-1,而饱和截面数值则高达1.2×10^-3cm²。试验验证了4N49的SET效应对后续数字电路的影响状况,定量研究了SET效应减缓电路的有效性,通过设计合理的电路参数可将器件在5V工作电压下的SET效应阈值由7.89MeV•cm²•mg^-1提高至22.19MeV•cm²•mg^-1。4N49的SET效应试验研究为光电耦合器SET效应的测试及防护措施的有效性验证提供了新的试验方法。     

电流型PWM控制器单粒子脉冲瞬态效应的试验研究

采用理论分析与试验对比的方式,对脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)控制器的脉冲激光模拟单粒子瞬态(Single Event Transient,SET)效应的等效性进行研究。对常用的电流型PWM控制器采用脉冲激光进行照射试验,通过改变激光能量得到不同条件下的试验数据,并与重离子照射条件下的试验数据进行对比。试验结果证实线状能量传递值LET(Linear Energy Transfer)=65.2 Me V·cm2·mg-1的868.3 Me V Xe重离子与波长1.064μm、能量为1–2 n J的脉冲激光产生的SET效应最为接近。试验结果为采用脉冲激光对同类型PWM控制器进行模拟SET试验提供了数据支撑。     

脉冲激光模拟单粒子效应研究

脉冲激光在集成电路和器件单粒子效应(Single Event Effect,SEE)研究中有着广泛的应用。与重离子源相比,通过脉冲激光诱发SEE更容易获得空间信息和时间信息。本文介绍激光诱发SEE的产生机理、模拟试验设置以及线性能量传输(Linear Energy Transfer,LET)算法,通过皮秒激光诱发单光子与飞秒激光诱发双光子的模拟试验,对SEE现象发生时电压响应与能量的关系进行分析,验证了脉冲激光在SEE研究中的有效性和可行性。     

重离子和脉冲激光模拟单粒子翻转阈值等效性研究

根据重离子和脉冲激发诱发单粒子翻转机理,分析了重离子和脉冲激光模拟单粒子翻转阈值（激光能量与重离子线性能量转移（LET））等效方法，得出脉冲激光与重离子单粒子翻转阈值等效计算公式。应用实验室的激光模拟单粒子效应试验系统，开展了几种器件和集成电路的单粒子翻转实验研究。利用获得的计算公式计算激光等效LET阈值，并与国内外重离子实测数据进行比较。结果表明，脉冲激光能量等效LET阈值与重离子试验LET阈值较为一致。     

锁相环单粒子瞬态效应的电路级仿真

对130 nm工艺电荷泵锁相环(PLL,phase-locked loop)开展单粒子瞬态(SET,single event transient)的电路级仿真,根据输出端信号的最大错误脉冲和最大相移寻找SET最敏感节点.结果表明,电荷泵输出级的晶体管对SET最敏感.介绍了一种加固方法,电荷泵PLL加固前后的抗SET性能...     

单粒子瞬态电流脉冲测试技术研究进展

单粒子瞬态（single-eventtransient,SET）电流脉冲测试技术是在重离子微束中非常重要的一种实验测试技术手段,可以用来测量束流入射位置与单粒子瞬态电流脉冲之间关系,给出电流瞬态脉冲参数（如上升时问、衰退时问以及峰高等）的二维分布图,在微米空间尺度和皮秒时间尺度上对电荷产生、传输以及收集的瞬态过程进行研究。     

深亚微米SRAM器件单粒子效应的脉冲激光辐照试验研究

利用脉冲激光模拟试验装置对IDT公司0.13 μm工艺IDT71V416S SRAM的单粒子效应进行了试验研究。在3.3 V正常工作电压下,试验测量了单粒子翻转阈值和截面、单粒子闩锁阈值和闩锁电流及其与写入数据和工作状态的关系。单粒子翻转试验研究表明,该器件对翻转极敏感,测得的翻转阈值与重离子、质子试验结果符合较好;该器件对多位翻转较敏感,其中2位翻转占绝大部分且其所占比例随辐照激光能量增加而增大,这与重离子试验结果也一致。单粒子闩锁试验分析了闩锁效应的区域性特点,发现了器件闩锁电流呈微小增大的现象,即表现出单粒子微闩锁效应,分析了这种现象对传统的抗闩锁电路设计可能造成的影响。     

卫星有效载荷开关电源单粒子瞬态效应的防护研究

本文分析了脉宽调制器（PWM）中单粒子瞬态效应的产生过程、传播机制以及对开关电源的影响,结合卫星有效载荷专用电源的技术特点,提出了一种有效的防护策略。脉冲激光及重离子试验方法均验证了机理分析的正确性和改进措施的有效性。为扫除这类器件在太空应用的重要隐患提供了新的思路。     

新型微电子技术单粒子效应研究面临的挑战

随着器件特征尺寸的减小,单粒子效应成为影响CMOS工艺空间辐射环境可靠性的关键因素之一。未来航天和国防系统需要了解新型工艺中的单粒子效应损伤机制及其加固方法,包括在器件几何尺寸和材料方面的改变如何影响到能量淀积、电荷收集、电路翻转、参数退化等等。分析了随着特征尺寸减小,在高速数字电路中的单粒子瞬态效应SET的影响,包括由质子的直接电离作用产生的单粒子效应、粒子能量效应和非直接电离对单粒子效应的影响。对可能替代体硅器件的新型器件单粒子能力进行了简要介绍。     

14 nm FinFET器件单粒子瞬态特性研究

为评估鳍式场效应晶体管（FinFET）的本征抗辐射能力,本文通过三维工艺计算机辅助设计（TCAD）仿真研究了14 nm FinFET工艺的单粒子瞬态（SET）特性。研究结果表明,在不同的线性能量传输（LET）值及不同的入射位置下,FinFET器件具有不同的单粒子敏感性。SET脉冲宽度随LET值的增大而展宽。此外,SET特性与粒子轰击位置的关系呈现出复杂性。对于低LET值（LET≤1 MeV·cm2/mg）,SET特性与重离子的入射位置具有很强的依赖性;对于高LET值（LET＞10 MeV·cm2/mg）,由于加强了衬底的电荷收集,SET特性与粒子轰击位置的依赖性减弱。     

脉冲激光背照射单粒子效应实验研究

为避免集成电路正面金属层对激光的阻挡,采用背面照射的方法对非加固SRAMIL-2和加固SRAM1020-2进行了单粒子效应实验。对脉冲激光背面照射实验的相关问题进行了探讨。比较了两种器件产生单个位翻转的有效激光阈值能量,验证了器件加固措施的有效性。     

反应堆压力容器在典型事故工况下的结构完整性评估

以反应堆压力容器(RPV)堆芯带区和入口接管为研究对象,建立断裂力学有限元分析模型,以典型事故瞬态的详细热工水力分析结果作为输入条件,对其进行瞬态温度场分析和应力分析。结合RPV辐照脆化计算结果,采用确定性断裂力学分析方法,对RPV在4种典型瞬态下的结构完整性进行了分析评估。分析结果表明,40年寿期内,关注区域不会发生脆性断裂失效,但要关注冷却剂温度变化速率大的瞬态。     

SRAM型FPGA单粒子效应敏感性分析研究

首先描述了典型的SRAM型FPGA内部通常包含的三类基本资源,并分析三类基本资源内部不同功能的电路单元对单粒子效应的敏感性,归纳出Virtex系列SRAM型FPGA中6种类型的单粒子效应敏感结构单元,并得出这些敏感结构单元的单粒子翻转、单粒子功能中断、单粒子闩锁的检测方式,最后对SRAM型FPGA单粒子效应评估研究的发展趋势做了简要总结。     

单粒子效应研究中提高LET值的特殊方法

为满足单粒子效应研究对更大的线性能量转移 (LET)值 ( 80MeV·mg- 1 ·cm- 2 以上 )的要求 ,在HI 1 3串列加速器上发展了用于高剥离态离子的加速、引出及 0°束Q3D磁谱仪焦面辐照技术。当用高剥离态 (Q1 =1 5 ,Q2 =2 5 )重离子1 2 7I 45°倾斜入射时 ,已得到的LET值为 86 7MeV·mg- 1 ·cm- 2 ,Si中射程约 2 0 μm。使用谱仪的散焦特性 ,辐照束的强度、均匀性和束斑大小可在大范围内调整 ,注量率为几十至 5× 1 0 5s- 1 ·cm- 2 ,均匀性好于 90 % ,束斑为1 0mm到5 0mm ,其纯度好于 98%。     

SRAM单粒子效应监测平台的设计

SRAM单粒子效应监测平台用于兰州重离子加速器(HIRFL)辐照终端开展单粒子效应实验,采用"承载子板-主控制板-上位机"结构.简要分析了SRAM单粒子效应产生机理,详细描述了该平台的硬件系统、软件系统和性能指标.重离子辐照实验中,该平台多次检测到IDT71256发生单粒子翻转和单粒子闩锁,实验结果与理论分析的结论基本一致.     

SiC器件单粒子效应敏感性分析

新一代航天器需要使用耐高压、功率损耗低的第3代半导体SiC器件,为了给器件选用和抗辐射设计提供依据,以SiC MOSFET和SiC二极管为对象,进行单粒子效应敏感性分析。重离子试验发现,在较低电压下,重离子会在SiC器件内部产生永久损伤,引起漏电流增加,甚至单粒子烧毁。SiC MOSFET和SiC二极管试验结果类似。试验结果表明SiC器件抗单粒子能力弱,与器件类型关系不大,与SiC材料有关。为了满足空间应用需求,有必要进一步开展SiC器件辐射效应机理、试验方法和器件加固技术等研究。     

高能电子单粒子效应模拟实验研究

本文基于2 MeV自屏蔽电子加速器和10 MeV电子直线加速器,开展了电子单粒子效应实验研究,并分析了其机理。在保持入射电子能量不变的情况下,在±20%范围内改变器件的工作电压进行了单粒子翻转实验。实验结果表明：45 nm SRAM（额定工作电压1.5 V）芯片在电子直线加速器产生的高能电子照射下能产生明显的单粒子翻转,单粒子翻转截面随入射电子能量的变化趋势与文献数据相符合;电子引起的单粒子翻转截面随器件工作电压的变化趋势与理论预期一致,即工作电压越小,单粒子翻转临界电荷越小,翻转截面也越高。     

欧空局单粒子监督器在北京HI-13串列加速器上的单粒子效应校核实验

为检验北京HI-13串列加速器单粒子效应(SEE)实验能力与数据测量的可靠性,利用束流参数校核系统——欧空局单粒子监督器进行了单粒子效应校核实验。实验使用C、F、Cl、Cu 4种离子辐照单粒子监督器,通过改变入射角度获得了有效LET值在1.8~67.4 MeV·cm~2·mg~(-1)之间的单粒子翻转(SEU)截面数据。实验结果与比利时HIF、芬兰RADEF装置上测得的截面数据一致性较好,证实了北京HI-13串列加速器单粒子效应实验束流参数测量的准确性及截面数据测试的可靠性。     

静态随机存储器单粒子翻转效应的二维数值模拟

采用MEDICI二维模拟软件对静态存储器SRAM的单粒子翻转(SEU)现象进行了计算。对MOSFET漏区模拟得到的结果与电荷漏斗模型相吻合,表明所建立的物理模型的正确性。通过输入不同粒子的线性能量传输LET值,得到了某一结构器件的收集电荷与LET值的关系曲线,并给出临界电荷7 73×10-14C。