CC4013集成电路电离辐射效应研究

摘要

航天器在轨服役期间受到空间高能带电粒子辐照环境的影响，会导致内部的电子元器件出现异常或失灵。空间高能带电粒子包括辐射带质子和电子、太阳宇宙线质子及银河宇宙线粒子，这些高能带电粒子会造成电子元器件的总剂量效应损伤。电子元器件的总剂量效应损伤包括电离效应与位移效应损伤，且MOS型器件对电离辐射效应较为敏感。因此深入开展CC4013器件电离辐射效应损伤，有着重要的理论及工程意义。
　　本文针对CC4013集成电路的电离辐射效应损伤机理进行研究与分析。分别从模拟计算及地面试验两方面，开展高能带电粒子辐照效应损伤机理研究。选取不同能量的质子、电子、Br离子与Co-60作为辐射源进行辐照试验，得到CC4013集成电路电性能参数随吸收剂量的变化关系。针对不同能量、种类的辐射粒子，选用GEANT4计算程序计算每种粒子在CC4013集成电路敏感区中造成的吸收剂量。并选取单管MOSFET，对两者的辐照退化情况做了比较。比较试验数据和理论计算结果，可更好地分析CC4013器件的电离辐射效应损伤机理。
　　辐照试验结果表明，在不同种类辐照源的条件下，随着辐照吸收剂量的增加，CC4013器件的电性能参数都有明显的退化趋势。不同种类的辐照源对CC4013器件的性能参数有着不同的影响，Co-60源与电子辐照的作用效果接近，影响程度最大；质子其次；Br离子的影响程度最小。辐照通量在所选择的范围内对器件的电性能退化规律影响不大，但相同吸收剂量下，较低辐照通量的Br离子会使P沟道阈值电压产生较大的变化量。辐照粒子能量对CC4013集成电路电性能参数的影响不同。相同吸收剂量下，较高能量的质子会使阈值电压变化程度加大；较高能量的Br离子辐照可使N沟道阈值电压达到更大的负方向飘移。

目录

CC4013集成电路电离辐射效应研究

IONIZATION RADIATION EFFECTS RESEARCH ON CC4013 INTEGRATED CIRCUIT

摘 要

Abstract

目 录

　绪论

1.1 　课题背景和意义

1.2 　空间辐射环境与辐射效应

1.2.1 　空间辐射环境

1.2.2 　辐射总剂量效应

1.3 　CMOS集成电路的结构与特点

1.4 　MOS结构的电离辐射效应

1.4.1 　MOS结构的电荷和陷阱

1.4.2 　MOS结构的电离辐射效应

1.4.3 　电离辐射效应对MOS器件造成的影响

1.5 　电子元器件辐射效应研究方法

1.5.1 　空间搭载研究方法

1.5.2 　数值模拟研究方法

1.5.3 　地面试验研究方法

1.6 　研究目的及内容

第2章 　试验器件及研究方法

2.1 　试验器件

2.2 　试验方法

2.2.1 　试验辐照源

2.2.2 　试验测试装置

2.2.3 　测试参数与测试条件

第3章 　空间高能粒子辐照吸收剂量计算

3.1 　Monte Carlo方法

3.1.1 　Monte Carlo方法概述

3.1.2 　计算程序

3.2 　实验室等效注量计算方法及计算结果

3.2.1 　实验室等效注量计算方法

3.2.2 　计算结果

3.3 　本章小结

第4章 　CC4013集成电路电离辐射损伤效应

4.1 　CC4013器件辐照损伤退化规律

4.1.1 　P沟道阈值电压(VthP)辐照退化规律

4.1.2 　N沟道阈值电压(VthN)辐照退化规律

4.1.3 　MOSFET与CC4013阈值电压退化规律比较

4.2 　CC4013器件辐照损伤机理分析

4.2.1 　MOS型器件电离辐射机理

4.2.2 　阈值电压退化机理分析

4.2.3 　不同种类辐照源对CC4013器件辐照损伤机理分析

4.3 　本章小结

结论

参考文献

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