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碲镉汞红外焦平面阵列图像传感器空间质子位移损伤及电离总剂量效应Geant4仿真

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物理学报 2024年第23期73卷 97-106页

作者：杨卫涛武艺琛许睿明时光宁提王斌刘欢郭仲杰喻松林吴龙胜西安电子科技大学集成电路学部西安710071 西安理工大学自动化与信息工程学院西安710048 西安电子科技大学空间科学与技术学院西安710071 中国电子科技集团公司第十一研究所北京100015

大面阵、高分辨率碲镉汞红外焦平面阵列图像传感器可用于航天遥感、高精度卫星成像等领域,我国下一代气象卫星将全部应用此类图像传感器.然而,空间高能质子会对碲镉汞红外焦平面阵列探测器造成位移损伤效应,同时亦会在其像素单元金属氧... 详细信息

大面阵、高分辨率碲镉汞红外焦平面阵列图像传感器可用于航天遥感、高精度卫星成像等领域,我国下一代气象卫星将全部应用此类图像传感器.然而,空间高能质子会对碲镉汞红外焦平面阵列探测器造成位移损伤效应,同时亦会在其像素单元金属氧化物半导体(MOS)管引入电离总剂量效应.本文以近年来广泛应用于图像传感器的55 nm制造工艺碲镉汞红外焦平面阵列图像传感器为对象,基于超大面阵设计时所用的2 pixel×2 pixel基本像素单元,构建了Geant4仿真模型,并且进行了不同质子入射注量下的仿真研究,获得了不同注量下的位移损伤情况,包括非电离能量损失、离位原子数等.结果表明,空间高能质子累积注量为10^(13)cm^(–2)时,除了考虑碲镉汞红外焦平面阵列图像传感器位移损伤效应外,亦需关注其像素单元MOS管电离总剂量效应.与此同时,结合仿真结果对其空间应用环境中的损伤情况进行了初步评估.该研究可为未来超大面阵碲镉汞红外焦平面阵列图像传感器空间应用提供关键数据支撑.

关键词：碲镉汞红外焦平面质子 Geant4 位移损伤电离总剂量

双极电压比较器LM311电离总剂量与单粒子瞬态协同效应研究

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电子学报 2020年第8期48卷 1635-1640页

作者：王利斌姚帅陆妩王信于新李小龙刘默寒孙静席善学郭旗新疆大学物理科学与技术学院新疆乌鲁木齐830046 中国科学院新疆理化技术研究所中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室新疆乌鲁木齐830011 新疆电子信息材料与器件重点实验室新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049

本文研究了高、低电平输出偏置条件下双极电压比较器LM311的电离总剂量(Total Ionizing Dose,TID)—单粒子瞬态(Single Event Transient,SET)的协同效应.实验结果表明,高电平输出偏置条件下累积总剂量后的LM311的SET会受到明显抑制,主... 详细信息

本文研究了高、低电平输出偏置条件下双极电压比较器LM311的电离总剂量(Total Ionizing Dose,TID)—单粒子瞬态(Single Event Transient,SET)的协同效应.实验结果表明,高电平输出偏置条件下累积总剂量后的LM311的SET会受到明显抑制,主要表现为瞬态脉冲宽度减小,SET幅值变小.低电平输出偏置条件下累积总剂量后的LM311的SET有促进作用,主要表现为瞬态脉冲宽度增大,SET幅值变大.与高电平输出偏置条件相比,LM311在低电平输出偏置条件下对SET不敏感.发现TID诱发的界面态陷阱电荷和氧化物陷阱电荷是TID-SET协同抑制效应出现的根本原因.

关键词：电离总剂量单粒子瞬态协同效应双极电压比较器

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电离总剂量复合屏蔽模拟仿真及验证试验

空间科学学报 2014年第2期34卷 180-185页

作者：胡鉴航冯颖韩建伟蔡明辉杨涛中国科学院空间科学与应用研究中心北京100190 中国科学院大学北京100049 北京电子工程总体研究所北京100854

空间环境中辐射粒子的电离总剂量效应对卫星电子器件危害严重,需要采用合适的材料进行屏蔽防护.本文采用蒙特卡罗方法模拟材料对电子的屏蔽,将双层复合屏蔽方法与单质屏蔽方法进行对比,结果表明对电子而言,复合屏蔽在屏蔽厚度足够大时... 详细信息

空间环境中辐射粒子的电离总剂量效应对卫星电子器件危害严重,需要采用合适的材料进行屏蔽防护.本文采用蒙特卡罗方法模拟材料对电子的屏蔽,将双层复合屏蔽方法与单质屏蔽方法进行对比,结果表明对电子而言,复合屏蔽在屏蔽厚度足够大时比单质屏蔽效果更好.利用^(90)Sr-^(90)Y电子放射源进行了复合屏蔽效果的验证试验,试验结果与模拟结果规律相符,研究结果可为辐射防护的优化设计提供参考.

关键词：空间辐射电离总剂量屏蔽蒙特卡罗方法

微电路FPGA的γ电离总剂量效应与加固技术

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强激光与粒子束 2006年第3期18卷 487-490页

作者：袁国火杨怀民徐曦董秀成西华大学电气信息学院成都610039 中国工程物理研究院电子工程研究所四川绵阳621900

讨论了Actel公司的FPGA芯片A1280XL在有偏置和无偏置条件下的γ电离总剂量效应,试验结果表明偏置条件对FPGA芯片电离总剂量效应有较大影响,在有偏置下FPGA芯片A1280XL失效阈最小,为12.16 Gy(Si);无偏置时FPGA失效阈最大,为33.2 Gy(Si)... 详细信息

讨论了Actel公司的FPGA芯片A1280XL在有偏置和无偏置条件下的γ电离总剂量效应,试验结果表明偏置条件对FPGA芯片电离总剂量效应有较大影响,在有偏置下FPGA芯片A1280XL失效阈最小,为12.16 Gy(Si);无偏置时FPGA失效阈最大,为33.2 Gy(Si)。对芯片内部结构进行了辐射效应分析,并提出一些加固方法提高器件的抗总剂量能力,如电路设计中采用冗余技术来实现对故障的检测和隔离,以及选取适当的屏蔽材料对器件进行屏蔽。

关键词： FPGA 电离总剂量辐照效应加固方法

双极运算放大器LM158电离总剂量与重离子协同辐射效应研究

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核技术 2021年第5期44卷 62-68页

作者：蔡娇姚帅陆妩于新王信李小龙刘默寒孙静郭旗新疆大学物理科学与技术学院乌鲁木齐830046 中国科学院新疆理化技术研究所中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室乌鲁木齐830011 新疆电子信息材料与器件重点实验室乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049

为研究双极运算放大器电离总剂量与单粒子瞬态的协同效应,选取双极运算放大器LM158分别在高剂量率0.1 Gy·s^(-1)(Si)和低剂量率1×10^(−4) Gy·s^(-1)(Si)条件下进行^(60)Coγ射线辐照试验,累积电离总剂量至1000 Gy(Si)后,再进行重离... 详细信息

为研究双极运算放大器电离总剂量与单粒子瞬态的协同效应,选取双极运算放大器LM158分别在高剂量率0.1 Gy·s^(-1)(Si)和低剂量率1×10^(−4) Gy·s^(-1)(Si)条件下进行^(60)Coγ射线辐照试验,累积电离总剂量至1000 Gy(Si)后,再进行重离子类型为钽(Ta)离子的协同辐照试验。试验结果表明:电离总剂量会导致运算放大器LM158的单粒子瞬态脉冲幅值减小和脉冲展宽,同时,相比于高剂量率辐照条件,低剂量率辐照条件下双极运算放大器LM158的瞬态脉冲宽度展宽50%。研究发现,电离总剂量在双极晶体管中累积的界面陷阱电荷是产生电离总剂量与单粒子瞬态协同效应的根本原因。

关键词：双极运算放大器电离总剂量单粒子瞬态协同效应

FPGA微电路电离总剂量辐射效应及加固技术研究

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FPGA微电路电离总剂量辐射效应及加固技术研究

作者：袁国火西华大学

学位级别：硕士

随科技的发展,电子技术与辐射环境的关系愈来愈密切。大规模现场可编程集成电路FPGA在电子领域得到了日益广泛的应用,然而,这类器件是由外延CMOS工艺制造的,如果该器件工作于辐射环境恶劣情况下,则需要研究γ电离总剂量辐射对该器件的... 详细信息

随科技的发展,电子技术与辐射环境的关系愈来愈密切。大规模现场可编程集成电路FPGA在电子领域得到了日益广泛的应用,然而,这类器件是由外延CMOS工艺制造的,如果该器件工作于辐射环境恶劣情况下,则需要研究γ电离总剂量辐射对该器件的损伤情况。首先,介绍了辐射环境和辐射效应。重点对半导体材料、器件和微电路,特别是MOS工艺结构器件的电离辐射损伤效应、机理和加固技术进行了详细介绍。提出了明确的研究内容,研究目的。通过对电子系统中使用FPGA器件的γ射线电离辐射总剂量效应的试验研究,初步搞清了FPGA器件辐射损伤与γ射线电离总剂量的相互关系。其次,简要叙述了FPGA的基础知识,着重介绍Actel公司FPGA芯片的工艺,特定结构,用FPGA开发辐照样品的过程,选取工作电流为测试辐照参数,并确定了试验失效判据,针对FPGA芯片A1280XL开发辐照样品,用三种不同的辐照方式(一直加偏置、测试时加偏置、不加偏置)对样品进行了γ总剂量效应试验,得到大量详实的试验数据,并对试验数据进行了相应分析和处理。最后,该文讨论了Actel公司的FPGA芯片A1280XL在三种不同偏置条件下的γ电离总剂量效应,并针对该公司的可编程芯片内部结

关键词： FPGA 电离总剂量辐照效应加固方法

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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电离总剂量辐照试验流程阐述

电子产品可靠性与环境试验 2012年第B05期30卷 163-166页

作者：王文双费武雄工业和信息化部电子第五研究所广东广州510610

空间辐射环境是影响航天电子设备长期稳定运行的重要因素,是当前航天电子技术研究的重点。针对目前国内主要的电离总剂量辐照试验标准,阐述了MOS的辐照试验流程,并对其中包含的机理进行了详细的分析;同时,对试验方法中有关偏置条件、辐... 详细信息

空间辐射环境是影响航天电子设备长期稳定运行的重要因素,是当前航天电子技术研究的重点。针对目前国内主要的电离总剂量辐照试验标准,阐述了MOS的辐照试验流程,并对其中包含的机理进行了详细的分析;同时,对试验方法中有关偏置条件、辐照后测试时间的规定等内容进行了详细的分析。

关键词：电离总剂量金属-氧化物-半导体器件辐照流程偏置条件

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一款铁电存储器的电离总剂量效应研究

一款铁电存储器的电离总剂量效应研究

偏置条件对国产SiGe BiCMOS器件总电离辐射效应的影响

中国核学会2015年学术年会

作者：牛振红张力白锦良李建华李志峰刘佳琪试验物理与计算数学国家级重点实验室北京航天长征飞行器研究所

铁电存储器由于自身的非易失特点,在航空航天等领域得到广泛应用。本文针对某款铁电存储器进行了电离总剂量辐照试验,测试了其数据读、写功能及功耗电流随电离总剂量的变化,研究了铁电存储器的电离总剂量效应,初步分析了其损伤机理。

关键词：铁电存储器电离总剂量辐射效应

来源： cnki会议评论

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辐射研究与辐射工艺学报 2020年第5期38卷 60-66页

作者：王利斌王信吴雪李小龙刘默寒陆妩新疆大学物理科学与技术学院乌鲁木齐830046 中国科学院新疆理化技术研究所中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室乌鲁木齐830011 新疆电子信息材料与器件重点实验室乌鲁木齐830011 模拟集成电路重点实验室重庆400060

本文研究了1 Gy(Si)/s的高剂量率辐照下,偏置条件对国产0.35μm SiGe BiCMOS工艺器件电离总剂量(Total ionizing dose,TID)辐射效应的影响。结果表明:高剂量率辐照下,国产SiGe BiCMOS器件具有非常好的抗电离总剂量效应能力,可以达到数... 详细信息

本文研究了1 Gy(Si)/s的高剂量率辐照下,偏置条件对国产0.35μm SiGe BiCMOS工艺器件电离总剂量(Total ionizing dose,TID)辐射效应的影响。结果表明:高剂量率辐照下,国产SiGe BiCMOS器件具有非常好的抗电离总剂量效应能力,可以达到数十千戈瑞,基极电流对辐射更敏感。不同偏置条件下,器件TID累积到12 kGy(Si)时,反偏损伤最大,零偏次之,正偏增益退化最小。发现其主要机制是高剂量率辐射及外加偏置引入的边缘电场影响氧化层中诱导氧化物陷阱电荷和界面态产生,导致基极辐射敏感区增大,基极电流增大,从而使器件增益减小。

关键词： SiGe BiCMOS 偏置条件电离总剂量氧化物陷阱电荷界面态