不同剂量率下NPN管和NMOSFET管的电离辐照效应

研究了 NPN双极晶体管和 NMOSFET在不同剂量率环境下的电离辐照效应。研究表明 ,NPN管在低剂量率辐照下 ,电流增益衰降更为显著 ,且具有真正的剂量率效应 ;而 NMOS管在低剂量率辐照下产生的阈电压负向漂移比高剂量率辐照时小 ,其辐照效应是时间相关效应 ,而非真正的剂量率效应。     

运算放大器不同剂量率的辐射损伤效应

对几种不同类型（TTL,CMOS,JFETBi,MOSBi）的典型星用运算放大器在不同剂量率（100,10,1及0.01rad(Si)/s）辐照下的响应规律及随时间变化的退火特性进行了研究．结果显示不同类型运放电路的辐照响应有明显差异：双极运放电路辐照剂量率越小,其损伤越大;CMOS运放电路对不同剂量率的响应并非线性关系,但不同剂量率辐照损伤的差异,可以通过与低剂量率相同时间的室温退火得到消除,本质上仍然是与时间相关的效应;JFET输入运放不仅有低剂量率辐照损伤增强效应存在,且辐照后还有明显的“后损伤”现象;PMOS输入运放的结果则表明,各辐照剂量率间的损伤无明显区     

双极晶体管高温辐照的剂量率效应研究

文章对一种具有低剂量率辐射损伤增强效应的国产双极晶体管进行了不同剂量率、不同温度下的电离辐照试验。结果表明，室温辐照条件下，该双极器件在较高剂量率下的辐射损伤没有显著区别，但在低剂量率辐照下，辐射损伤明显增加；而在高温辐照条件下，即使辐照剂量率较高，其辐射损伤也有显著的差异。最后，讨论了这种效应可能的内在机制。     

运算放大器不同剂量率的辐射损伤效应

对几种不同类型(TTL,CMOS,JFET-Bi,MOS-Bi)的典型星用运算放大器在不同剂量率(100,10,1及0.01rad(Si)/s)辐照下的响应规律及随时间变化的退火特性进行了研究.结果显示不同类型运放电路的辐照响应有明显差异:双极运放电路辐照剂量率越小,其损伤越大;CMOS运放电路对不同剂量率的响应并非线性关系,但不同剂量率辐照损伤的差异,可以通过与低剂量率相同时间的室温退火得到消除,本质上仍然是与时间相关的效应;JFET输入运放不仅有低剂量率辐照损伤增强效应存在,且辐照后还有明显的"后损伤"现象;PMOS输入运放的结果则表明,各辐照剂量率间的损伤无明显区别.     

双极器件和电路的不同剂量率的辐射效应研究

对不同类型和型号的国产及进口双极晶体管和运算放大器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管明显。双极运算放大器的研究结果显示:不同电路间的辐照响应差异很大,对有些电路而言,剂量率越低,损伤越大。有些电路虽有不同剂量率的辐照损伤差异,但这种差异可通过室温退火得到消除,因而只是时间相关的效应。文中对引起双极器件辐照损伤差异的机理进行了探讨。     

剂量率对PMOS剂量计辐射响应的影响

研究了不同剂量率下PMOS剂量计阈值电压的响应.在VTH偏置下,观察了剂量率对PMOS剂量计辐射响应线性度和灵敏度的影响规律及其退火特性.试验结果表明:随着剂量率降低,n值趋近于1,表现出较好的线性度,响应灵敏度也增加.分析认为,PMOS剂量计有明显的低剂量率辐射敏感增强效应(ELDRS),对其损伤机理作了进一步的讨论.     

双极线性稳压器(LM317)的电离总剂量效应及剂量率的影响

对一款双极集成、三端线性稳压器LM317进行了不同偏置、不同剂量率条件下的电离辐射效应及室温退火特性研究。研究结果表明:器件输出电压、输入输出压差等敏感参数在电离辐射环境下发生了不同程度的变化,且在零偏偏置辐照下的变化比工作偏置辐照下的变化大;在零偏偏置条件,总剂量相同时低剂量率辐照下的损伤明显大于高剂量率辐照,表现出低剂量率损伤增强效应;在工作偏置条件,高剂量率辐照下的损伤大于低剂量率辐照下的损伤,但随后的退火实验中恢复到低剂量率辐照损伤水平,表现出时间相关效应。对稳压器辐射敏感参数的影响因素和不同偏置下的剂量率影响进行了分析和讨论。     

双极晶体管的低剂量率电离辐射效应

通过对 npn 管和 pnp 管进行不同剂量率的电离辐射实验,研究了双极晶体管的低剂量率辐射效应.结果表明,双极晶体管在低剂量率辐照下电流增益下降更为显著,这是由于低剂量率辐照在氧化层中感生了更多的净氧化物正电荷浓度,致使低剂量率下过量基极电流明显增大.而辐照后npn管比pnp管具有更大的有效表面复合面积,致使前者比后者有更大的表面复合电流,从而导致了在各种剂量率辐照下,npn管比pnp管对电离辐射都更为敏感.     

双极晶体管的低剂量率电离辐射效应

通过对npn管和pnp管进行不同剂量率的电离辐射实验,研究了双极晶体管的低剂量率辐射效应.结果表明,双极晶体管在低剂量率辐照下电流增益下降更为显著,这是由于低剂量率辐照在氧化层中感生了更多的净氧化物正电荷浓度,致使低剂量率下过量基极电流明显增大.而辐照后npn管比pnp管具有更大的有效表面复合面积,致使前者比后者有更大的表面复合电流,从而导致了在各种剂量率辐照下,npn管比pnp管对电离辐射都更为敏感.     

0.18μm CMOS器件低剂量率辐照模拟方法研究

本文研究了三种低剂量率效应的模拟方法,并利用0.18μm CMOS工艺晶体管进行了实验验证,研究结果表明,用一系列高剂量率辐照样品,两次辐照之间经100oC退火的方法在模拟连续的低剂量率辐照是最好的。该方法节约时间是很可观的,能够减少0.5rad(Si)/s低剂量率实验时间达45倍,而且提供了在低剂量率辐照下器件的详细信息。     

10位双极数模转换器的电离辐射效应

研究了国产互补双极工艺生产的数模转换器(D/A转换器)在不同偏置和不同剂量率条件下的电离辐射效应及退火特性。研究结果表明:D/A转换器对偏置条件和辐照剂量率都很敏感。大剂量率辐照时,电路功能正常,各功能参数变化较小;而在低剂量率辐照情况下,各参数变化显著,超出器件允许范围,器件功能失效。因此,D/A转换器表现出明显的低剂量率辐射损伤增强效应(ELDRS)。零偏时,D/A转换器功能参数损伤变化更加严重。最后,结合边缘电场效应和空间电荷模型对这种不同偏置和剂量率条件下的损伤机理进行了初步的探讨。     

12位125MSPS 模数转换器总剂量效应研究

This paper presents the total ionizing dose test results at different biases and dose rates for AD9233, which is fabricated using a modern CMOS process. The experimental results show that the digital parts are more sensitive than the other parts. Power down is the worst-case bias, and this phenomenon is first found in the total ionizing dose effect of analog-to-digital converters. We also find that the AC as well as DC parameters are sensitive to the total ionizing dose at a high dose rate, whereas none of the parameters are sensitive at a low dose rate. The test facilities, results and analysis are presented in detail.     

Radiation induced transconductance overshoot in the 130 nm partially-depleted SOI MOSFETs

This paper presents the total ionizing dose (TID) radiation performances of core and input/output (I/O) MOSFETs from 130 nm partially-depleted silicon-on-insulator (PDSOI). Both the core NMOS and PMOS are totally hardened to 1.5 Mrad(Si), while the I/O devices are still sensitive to TID effect. The worst performance degradation is observed in I/O PMOS which is manifested as significant front gate threshold voltage shift and transconductance decrease. Contrary to PMOS, front gate transconductance overshoot is observed in short channel I/O NMOS after irradiation. A radiation induced localized damage model is proposed to explain this anomalous phenomenon. According to this model, the increments of transconductance depend on the extension distance and trapped charge density of the localized damage region in gate oxide. More trapped charge lead to more transconductance increase. These conclusions are also verified by the TCAD simulations. Furthermore, the model presents a way to extract the trapped charge density in the localized damage region.     

PMOS剂量计对60Co和10 keV光子的剂量响应差异

针对P型金属氧化物半导体(PMOS)剂量计对⁶⁰Co和10 keV光子的剂量响应差异问题,本文对400 nm-PMOS剂量计进行了不同栅压条件下⁶⁰Co γ射线和10 keV X射线的对比辐照试验,并通过中带电压法和电荷泵法分离氧化物陷阱电荷和界面态陷阱电荷的影响,发现PMOS对10 keV光子的响应明显低于⁶⁰Co γ射线,其中主要的差异来自氧化物陷阱电荷,退火的差异表示不同射线辐照下的陷阱电荷竞争机制不同,不同的分析方法也带来一定差异。通过使用剂量因子和电荷产额修正,减小了剂量响应的差异,同时对响应的微观物理机制进行了解释。通过有效剂量修正和电荷产额修正可以很大程度上减小不同能量的剂量响应差异,为PMOS的低能光子辐射环境应用提供了参考。     

PMOS剂量计的稳定性研究

在室温条件下 ,研究了辐照偏置、总剂量和剂量率对 PMOS剂量计辐照剂量记录 -阈电压的稳定性影响 ,观察了辐照后阈电压在不同栅偏条件下的变化趋势和幅度。分析认为慢界面陷阱中电荷的“充放电”是造成不稳定的首要原因。结果表明 ,该种由慢界面态造成的阈电压变化在每次开机测量下具有重复性。讨论了在 PMOS剂量计中提高稳定性的办法。     

MOS晶体管中辐照引起的陷阱正电荷的强压退火

电离辐射在 MOS结构的 Si O2 层中建立正陷阱电荷 ,这些正陷阱电荷在正强栅偏压( + 2 0 V)下迅速减少 ,这是由于正栅压引起硅衬底中的电子向 Si O2 层隧道注入 ,从而与陷阱正电荷复合 .正栅压退火不仅对 N沟 MOS结构非常有效 ,对 P沟 MOS结构也有一定的影响 .给出了辐照后的 NMOS和 PMOS晶体管在强正栅压下退火的实验结果 ,阐明了正栅压下的“隧道退火”机理 .     

Modeling of ionizing radiation effect on optoelectronic-integrated devices (OEIDs)

The ionizing radiation effect on the static and dynamic behavior of an optoelectronic-integrated device composed of a hetrojunction phototransistor and light-emitting diode is studied theoretically. First, the device characteristics before irradiation are investigated based on the equivalent circuit of the constituent devices and the optical feedback inside the device. Second, the effect of neutron irradiation flux on transient behavior of this device is theoretically studied. It was noticed that, the neutron irradiation flux reduces the transient response in both the amplification and switching modes. Also, neutron irradiation flux increases the switching voltage of the device and decreases the output current, this means that the ON state device which exposed to this irradiation flux will turn to the OFF state because it will need higher value of switching voltage. Either increasing the amount of input light or the applied voltage is required to turn the device to the ON state again. This type of models can be exploited as optical amplifier, optical switching device and other applications.     

不同剂量率下偏置对双极晶体管电离辐照效应的影响

对双极晶体管进行了不同剂量率、不同偏置的电离辐照实验。结果表明，对于不同偏置条件，晶体管在低剂量率辐照下，电流增益都有更为明显的衰降；各种剂量率辐照下，电流增益在发射结反向偏置时比浮空偏置时有更为显著的下降。文章对相关机理进行了探讨。     

Modeling rail-span collapse in ICs exposed to a single radiation pulse

The response of IC power rails to pulsed ionizing irradiation is investigated. Rail-span collapse is shown to be the cause of functional failures in most ICs. A simple analytical model is proposed for calculating the magnitude of the radiation effect.