Buck-Boost转换器总剂量辐射效应分析与抗辐射加固设计方法

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作者 郭仲杰 卢沪 +1 位作者 刘楠 吴龙胜 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第2期389-396,共8页

DC-DC转换器在总剂量辐射环境下会带来输出电压漂移、线性调整率与负载调整率下降等影响,使得电路的输出稳定性能变差。针对传统基于工艺与版图的抗总剂量辐射效应加固方法会带来成本较高、版图面积过大及普适性较差等问题,提出一种实... DC-DC转换器在总剂量辐射环境下会带来输出电压漂移、线性调整率与负载调整率下降等影响,使得电路的输出稳定性能变差。针对传统基于工艺与版图的抗总剂量辐射效应加固方法会带来成本较高、版图面积过大及普适性较差等问题,提出一种实时监测与自适应加固并行的抗总剂量辐射效应加固设计方法,可脱离工艺实现在电路级层面的总剂量辐射效应加固,提升了Buck-Boost转换器的抗总剂量辐射能力。基于0.18μm BCD工艺对所提方法进行具体电路设计与物理实现验证,结果表明:在剂量值为2000 Gy(Si)的条件下,可将系统增益的下降率从19.26%补偿至6.65%,输出电压漂移率从0.0663%改善至0.0074%,负载调整率和线性调整率分别降低2.15%/A和0.0389%/V,为电路与系统级的抗总剂量辐射效应加固设计提供了一种新方法。 展开更多

关键词 总剂量辐射效应 加固设计 Buck-Boost转换器 误差放大器 实时监测

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TDI-CCD总剂量辐射效应及测试 被引量：16

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作者 张立国 李豫东 +3 位作者 刘则洵 李宪圣 万志 任建岳 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期2924-2930,共7页

为评估空间辐射效应对应用于某空间相机的TDI-CCD的成像性能的影响,从器件的电路结构入手,分析了总剂量辐射效应对器件主要性能指标的影响。针对此器件的总剂量辐照测试方法研制了测试装置。用60Co对器件进行了γ射线总剂量辐照实验,定... 为评估空间辐射效应对应用于某空间相机的TDI-CCD的成像性能的影响,从器件的电路结构入手,分析了总剂量辐射效应对器件主要性能指标的影响。针对此器件的总剂量辐照测试方法研制了测试装置。用60Co对器件进行了γ射线总剂量辐照实验,定量测试了受辐照前后器件的光电响应性能及对比度传递函数的变化情况。实验结果表明,总辐照剂量达到20krad(Si)时,定制TDI-CCD的相对响应度、暗电流、动态范围、最大信噪比相对于该器件没受辐照的初始值变化量均小于5%,对比度传递函数(CTF)没有明显变化,说明定制TDI-CCD器件能够满足某空间相机的使用要求。 展开更多

关键词 TDI-CCD 总剂量辐射效应 光电响应 对比度传递函数(CTF)

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0.5μm工艺CMOS有源像素传感器的总剂量辐射效应 被引量：13

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作者 汪波 李豫东 +4 位作者 郭旗 刘昌举 文林 孙静 玛丽娅 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期242-248,共7页

采用60Co-γ射线对某国产0.5μm CMOS N阱工艺CMOS有源像素传感器(APS)的整体电路和像素单元结构进行了电离总剂量辐射效应研究,重点考察了器件的饱和输出信号、像素单元输出信号、暗信号等参数的变化规律。随着辐射剂量的增大,饱和输... 采用60Co-γ射线对某国产0.5μm CMOS N阱工艺CMOS有源像素传感器(APS)的整体电路和像素单元结构进行了电离总剂量辐射效应研究,重点考察了器件的饱和输出信号、像素单元输出信号、暗信号等参数的变化规律。随着辐射剂量的增大,饱和输出信号逐渐减小且与像素单元饱和输出信号变化基本一致;暗信号随总剂量的增大而显著增大。研究结果表明,0.5μm工艺CMOS APS电离总剂量辐射效应引起参数退化的主要原因是光敏二极管周围的整个LOCOS(Local oxidation of silicon)隔离氧化层产生了大量的辐射感生电荷。 展开更多

关键词 电离总剂量辐射效应 CMOS有源像素传感器 饱和输出信号 像素单元结构 LOCOS隔离

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SRAM、ROM的总剂量辐射效应及损伤分析 被引量：7

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作者 李豫东 任建岳 +1 位作者 金龙旭 张立国 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期787-793,共7页

为了研究大规模集成电路存储器的总剂量辐射效应，分别对SRAM和ROM两种存储器进行了^40Coγ总剂量辐射实验。结果表明，这两种器件是对总剂量辐射效应敏感的器件，失效阈值在10～15krad（Si）之间。实验还表明，研究SRAM、ROM的总剂量... 为了研究大规模集成电路存储器的总剂量辐射效应，分别对SRAM和ROM两种存储器进行了^40Coγ总剂量辐射实验。结果表明，这两种器件是对总剂量辐射效应敏感的器件，失效阈值在10～15krad（Si）之间。实验还表明，研究SRAM、ROM的总剂量辐射效应，只对数据存取功能进行测试是不完善的，器件的静态功耗电流与动态功耗电流也是总剂量辐射效应的敏感参数，应该作为总剂量辐射效应失效阈值的有效判据。根据器件结构与实验结果。分析了SRAM和ROM器件的损伤机理，认为CMOS SRAM的损伤主要源于辐射产生的界面效应；而浮栅结构ROM的损伤则源于辐射产生的氧化物陷阱电荷与界面陷阱电荷。 展开更多

关键词 SRAM ROM 静态功耗电流 动态功耗电流 总剂量辐射效应

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半导体器件总剂量辐射效应的热力学影响 被引量：5

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作者 丛忠超 余学峰 +4 位作者 崔江维 郑齐文 郭旗 孙静 周航 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期465-469,共5页

对商用三极管和MOS场效应晶体管进行了不同环境温度下的总剂量辐照实验,对比了不同辐照温度对这两种器件辐射效应特性的影响。实验结果表明,对于同一辐照总剂量,三极管的基极电流、电流增益和MOS场效应晶体管的阈值电压漂移值都随着辐... 对商用三极管和MOS场效应晶体管进行了不同环境温度下的总剂量辐照实验,对比了不同辐照温度对这两种器件辐射效应特性的影响。实验结果表明,对于同一辐照总剂量,三极管的基极电流、电流增益和MOS场效应晶体管的阈值电压漂移值都随着辐照温度的不同而存在较大的差异。总剂量为100 krad,辐照温度分别为25,70,100℃时,NPN三极管的电流增益倍数分别衰减了71,89和113,而NMOS晶体管的阈值电压VT分别减少了3.53,2.8,2.82 V。 展开更多

关键词 总剂量辐射效应 MOS晶体管 三极管 不同温度辐照

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双极型器件的总剂量辐射效应与损伤机理 被引量：1

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作者 张婷 刘远 +3 位作者 李斌 恩云飞 何玉娟 杨元政 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1557-1562,共6页

随着空间技术的发展,双极型器件和线性电路被广泛应用于辐射环境。从钝化层辐射损伤机理出发,介绍辐射诱生钝化层固定电荷与界面态的产生机理与计算模型,结合基极电流模型探讨双极型器件与电路的总剂量辐射效应,并针对双极型器件的低剂... 随着空间技术的发展,双极型器件和线性电路被广泛应用于辐射环境。从钝化层辐射损伤机理出发,介绍辐射诱生钝化层固定电荷与界面态的产生机理与计算模型,结合基极电流模型探讨双极型器件与电路的总剂量辐射效应,并针对双极型器件的低剂量率辐射损伤机理与模型展开讨论。 展开更多

关键词 双极型器件 总剂量辐射效应 低剂量率

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SOI高压LDMOS器件氧化层抗总电离剂量辐射效应研究 被引量：2

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作者 王永维 黄柯月 +4 位作者 王芳 温恒娟 陈浪涛 周锌 赵永瑞 《半导体技术》 CAS 北大核心 2024年第8期758-766,共9页

绝缘体上硅(SOI)高压横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)器件是高压集成电路的核心器件,对其进行了总电离剂量(TID)辐射效应研究。利用仿真软件研究了器件栅氧化层、场氧化层和埋氧化层辐射陷阱电荷对电场和载流子分布的调制作用,栅氧化... 绝缘体上硅(SOI)高压横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)器件是高压集成电路的核心器件,对其进行了总电离剂量(TID)辐射效应研究。利用仿真软件研究了器件栅氧化层、场氧化层和埋氧化层辐射陷阱电荷对电场和载流子分布的调制作用,栅氧化层辐射陷阱电荷主要作用于器件沟道区,而场氧化层和埋氧化层辐射陷阱电荷则主要作用于器件漂移区;辐射陷阱电荷在器件内部感生出的镜像电荷改变了器件原有的电场和载流子分布,从而导致器件阈值电压、击穿电压和导通电阻等参数的退化。对80 V SOI高压LDMOS器件进行了总电离剂量辐射实验,结果表明在ON态和OFF态下随着辐射剂量的增加器件性能逐步衰退,当累积辐射剂量为200 krad(Si)时,器件的击穿电压大于80 V,阈值电压漂移为0.3 V,器件抗总电离剂量辐射能力大于200 krad(Si)。 展开更多

关键词 辐射电荷 总电离剂量(TID)辐射效应 绝缘体上硅(SOI) 横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS) 击穿电压 导通电流

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Altera SRAM型FPGA器件总剂量辐射损伤及退火效应

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作者 高博 余学峰 +5 位作者 任迪远 王义元 李豫东 孙静 李茂顺 崔江维 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期2724-2728,共5页

为了考核FPGA器件空间使用时的抗辐射能力,对Altera SRAM型FPGA器件60Coγ辐照后的总剂量辐射损伤效应及退火效应进行了研究。通过不同模块实现相同的分频功能,比较了不同模块输出波形随总剂量、退火时间的变化关系;通过实现不同源程序... 为了考核FPGA器件空间使用时的抗辐射能力,对Altera SRAM型FPGA器件60Coγ辐照后的总剂量辐射损伤效应及退火效应进行了研究。通过不同模块实现相同的分频功能,比较了不同模块输出波形随总剂量、退火时间的变化关系;通过实现不同源程序所需的模块不同,比较了不同模块、不同源程序功耗电流随总剂量、退火时间的变化关系。分析了功耗电流在不同退火温度下恢复的原因,讨论了不同退火温度下功耗电流恢复幅度的差异。测量了输出端口的高低电平,分析了高低电平随总剂量、退火时间的变化关系。实验结果表明:氧化物正电荷的退火导致了不同退火温度下的功耗电流的恢复,并且浅能级亚稳态的氧化物正电荷的数量多于深能级氧化物正电荷的数量;随着退火时间的增加,功能恢复为突变过程,而功耗电流的恢复为渐变过程。 展开更多

关键词 SRAM型FPGA 60Coγ 总剂量辐射损伤效应 退火效应

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SOI MOSFET器件X射线总剂量效应研究 被引量：6

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作者 何玉娟 师谦 +2 位作者 李斌 林丽 张正选 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期357-360,共4页

研究了以10keV X射线为辐照源对注氧隔离(SIMOX)SOI MOSFET器件进行辐照的总剂量效应。采用ARACOR 10keV X射线对埋氧层加固样品与未加固的对比样品在开态和传输门态两种辐照偏置下进行辐照,分析了器件的特性曲线,并计算了SOI MOS器件... 研究了以10keV X射线为辐照源对注氧隔离(SIMOX)SOI MOSFET器件进行辐照的总剂量效应。采用ARACOR 10keV X射线对埋氧层加固样品与未加固的对比样品在开态和传输门态两种辐照偏置下进行辐照,分析了器件的特性曲线,并计算了SOI MOS器件前栅与寄生背栅晶体管辐照前后的阈值电压的漂移。实验结果表明,加固样品的抗辐射性能优越,且不同的辐照偏置对SOI MOSFET器件的辐照效应产生不同的影响。 展开更多

关键词 X射线 总剂量辐射效应 绝缘体上硅 注氧隔离

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运算放大器总剂量效应的PSPICE模拟计算 被引量：4

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作者 赵雯 郭红霞 +3 位作者 何宝平 张凤祁 罗尹虹 姚志斌 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1297-1302,共6页

对双极及体硅CMOS工艺的单一和复合运算放大器的总剂量效应进行了PSPICE模拟计算,模拟通过改变运算放大器总剂量效应的敏感参数来实现,双极运算放大器的敏感参数是补偿电容和晶体管的电流放大倍数,CMOS型运算放大器的敏感参数是MOS管的... 对双极及体硅CMOS工艺的单一和复合运算放大器的总剂量效应进行了PSPICE模拟计算,模拟通过改变运算放大器总剂量效应的敏感参数来实现,双极运算放大器的敏感参数是补偿电容和晶体管的电流放大倍数,CMOS型运算放大器的敏感参数是MOS管的阈值电压。模拟结果表明随着总剂量辐照的增加,双极及CMOS运算放大器出现增益降低,带宽变小,转换速率下降的现象;在总剂量辐照效应下,两种工艺的复合运算放大器的抗总剂量性能优于单一运算放大器。 展开更多

关键词 总辐射剂量效应 运算放大器 PSPICE

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像增强型图像传感器在总剂量辐照下的光响应度 被引量：5

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作者 闫劲云 江洁 张广军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期3153-3159,共7页

采用60 Co-γ射线对像增强型图像传感器进行了总剂量辐照实验,以便评估该器件在空间总剂量辐照下的微光探测性能。当总剂量达到预定剂量点时,采用离线测试的方法定量测试了器件的光响应度变化情况。实验结果表明,随着辐照总剂量的增加,... 采用60 Co-γ射线对像增强型图像传感器进行了总剂量辐照实验,以便评估该器件在空间总剂量辐照下的微光探测性能。当总剂量达到预定剂量点时,采用离线测试的方法定量测试了器件的光响应度变化情况。实验结果表明,随着辐照总剂量的增加,器件的光响应度迅速下降;当总剂量达60krad(Si)时,相对光响应度降低至辐照前的6%。根据像增强型图像传感器的构成,分析了光响应度下降的原因,并推导了光响应度随辐照剂量变化的经验公式。实验显示,提高像增强型图像传感器的增益电压可补偿光响应度的衰减,总剂量达25krad(Si)时,增益提高0.23V其光响应度即可恢复至未接受辐照前的100%,并保持良好的微光探测能力。研究表明,像增强型图像传感器可承受25krad(Si)的总剂量辐射。 展开更多

关键词 像增强型图像传感器 互补金属氧化物半导体(CMOS) 总剂量辐射效应 光响应度 增益补偿

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注硅对SIMOX材料性能影响的研究

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作者 贺威 张正选 +5 位作者 田浩 杨惠 俞文杰 王茹 陈明 王曦 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第A04期1683-1685,共3页

首先采用注硅的方法改进sIMOx（注氧隔离）SOI（绝缘体上硅）材料，对硅注入在SIMOX材料的绝缘埋层中形成的纳米硅团簇的条件和纳米团簇的结构进行了论述。并对埋层结构与抗辐射性能的机理进行了分析。最后，对利用注硅改进的SIMOX材料... 首先采用注硅的方法改进sIMOx（注氧隔离）SOI（绝缘体上硅）材料，对硅注入在SIMOX材料的绝缘埋层中形成的纳米硅团簇的条件和纳米团簇的结构进行了论述。并对埋层结构与抗辐射性能的机理进行了分析。最后，对利用注硅改进的SIMOX材料制备的MOSFET的辐射特性进行了报道。 展开更多

关键词 离子注入 SIMOX 绝缘体上硅 总剂量辐射效应

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0.13μm标准CMOS工艺的高可靠流水线模数转换器

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作者 周宗坤 黄水根 +1 位作者 董业民 林敏 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期165-170,共6页

针对航空航天电子系统对高性能模数转换器的需求,采用0. 13μm标准互补金属氧化物半导体工艺,设计可以在极端温度和空间辐射环境中稳定可靠工作的12位分辨率、50 MS/s采样率的流水线模数转换器。通过采用无采样保持电路以及抗辐射电路... 针对航空航天电子系统对高性能模数转换器的需求,采用0. 13μm标准互补金属氧化物半导体工艺,设计可以在极端温度和空间辐射环境中稳定可靠工作的12位分辨率、50 MS/s采样率的流水线模数转换器。通过采用无采样保持电路以及抗辐射电路和版图加固等技术,在减小功耗的同时有效地削弱总剂量辐射效应的影响。测试结果表明:在-55～125℃温度范围内以及150 krad(Si)的总剂量辐照条件下,得到大于64 dB的信噪比、大于73. 5 dB的无杂散动态范围和最大0. 22 dB的微分非线性。 展开更多

关键词 流水线模数转换器 无采样保持电路 总剂量辐射效应 版图加固技术

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