NMOS晶体管高剂量率下总剂量辐照特性研究

采用商用标准0.6μm体硅CMOS工艺设计了不同宽长比、不同沟道长度及不同版图结构的非加固型NMOS晶体管作为测试样品.经高剂量60Coγ射线的总剂量辐照实验,讨论其在不同栅源偏置电压下的总剂量辐照特性.研究表明NMOS总剂量效应对辐照时栅源偏置电压敏感;辐照引起阈值电压的漂移随W/L的变化不明显;沟道长度及版图结构对NMOS管辐照后的源漏极间泄漏电流的影响显著.     

辐照加固的500MHz锁相环设计

设计了一款与CSMC 0.5μm CMOS工艺兼容的频率为500 MHz的辐照加固整数型锁相环电路,研究了总剂量辐照以及单粒子事件对锁相环电路主要模块及整个系统性能的影响。此外,通过修正BSIM3V3模型的参数以及施加脉冲电流源来模拟总剂量辐照效应和单粒子事件,对锁相环整体电路进行了电路模拟仿真以及版图寄生参数提取后仿真。模拟结果表明,辐照总剂量为1Mrad(Si)时锁相环电路仍能正常工作,产生270.58~451.64 MHz的时钟输出,峰峰值抖动小于100 ps,锁定时间小于4μs;同时在对单粒子事件敏感的数字电路的主要节点处施加脉冲电流源后,锁相环电路均能在短时间内产生稳定的输出。     

AT28C系列EEPROM中数据的保护

并行EEPROM存储器在工业现场使用时，有时由于会受到较大干扰而可能导致其存贮在EEPROM中的数据内容发生改变或丢失。文中分析了并行EEPROM受干扰而丢失数据的原因，介绍了ATMEL公司AT28C系列EEPROM的结构、特点和性能，详细阐述了该EEPROM卓越的硬件和软件数据保护（SDP）功能，最后给出了SDP算法和部分C51程序。     

版图结构对MOS器件总剂量辐照特性的影响

在商用标准0.6μm体硅CMOS工艺下,设计了采用普通单栅及多栅版图结构的nMOS和pMOS晶体管作为测试样品,讨论其经过γ射线照射后的总剂量辐照特性.辐照中器件采用不同电压偏置,并在辐照前后对器件的源漏极间泄漏电流、阈值电压漂移及跨导特性进行测量.研究表明nMOS总剂量效应对器件的版图结构非常敏感,而pMOS的总剂量效应几乎不受版图结构的影响.     

高剂量辐照条件下的MOSFET总剂量辐照效应模型

报道了一种用于在高剂量辐照条件下MOS器件抗辐照电路模拟的半经验模型.利用该模型对MOS器件实验结果进行了模拟,模型计算结果与实验吻合较好.初步分析了高剂量条件下不同散射机制对模拟结果的影响,结果表明界面电荷的库仑散射是引起电子迁移率退化的主要机制.     

高剂量辐照条件下的MOSFET总剂量辐照效应模型

报道了一种用于在高剂量辐照条件下 MOS器件抗辐照电路模拟的半经验模型 .利用该模型对 MOS器件实验结果进行了模拟 ,模型计算结果与实验吻合较好 .初步分析了高剂量条件下不同散射机制对模拟结果的影响 ,结果表明界面电荷的库仑散射是引起电子迁移率退化的主要机制     

基于GaN的DC/DC变换器总剂量与单粒子辐射损伤效应研究

对基于GaN的DC/DC变换器进行了总剂量、单粒子及耦合辐照效应研究,讨论了DC/DC变换器在特定负载及电压条件下,输出电压、输出电流、输出效率随不同辐照条件的变化。试验结果表明,使用GaN MOSFET开关管的DC/DC变换器在总剂量、单粒子及耦合辐照条件下,均表现出了优异的抗辐照性能,即输出电压、输出电流、输出效率等性能在三种辐照条件下均没有发生明显的退化。该DC/DC变换器实现了抗总剂量辐照能力大于1 kGy(Si)和抗单粒子LET≥75 MeV·cm²·mg^-1,表明使用基于GaN的DC/DC变换器未来可广泛应用于航空、航天等供电系统领域。     

SOI材料与器件的辐照效应

目前，ＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎＯｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）材料的一个主要用途是用来制作抗辐照电路，本文以ＳＩＭＯＸ（ＳｅｐｅｒａｔｉｏｎｂｙＩＭｐｌａｎｔａｔｉｏｎｏｆＯＸｙｇｅｎ）技术为主，详细论述了ＳＯＩ材料和器件（ＭＯＳＦＥＴ）的辐照特性及其机理，包括总剂量、瞬时和单粒子效应，并以总剂量效应为主。经过恰当的加固工艺和优化设计，可以制造出优良的抗辐照集成电路。     

CMOS／SIMOX倒相器的抗总剂量辐照特性

对条栅ＣＭＯＳ／ＳＩＭＯＸ倒相器在不同偏置条件下进行了＾６０Ｃｏγ射线的总剂量辐照试验，比较研究了ＰＭＯＳ、ＮＭＯＳ对倒相器功能的影响，发现ＮＭＯＳ抗总剂量副照性能比ＰＭＯＳ差，主要是ＮＭＯＳ引起器件功能的失效。     

CuxSiyO阻变存储器单粒子和总剂量辐照效应

对CuxSiyO结构的阻变存储器(RRAM)进行了总剂量(TID)以及单粒子辐照(SEE)实验.总剂量实验中,1T1R样品分别接受总剂量为1,2和3 kGy (SiO2)的60Co γ射线辐射.样品中没有出现低阻在辐照后翻转的现象.单粒子辐照实验中,16 kbit RRAM阵列样品分别接受线性能量转移(LET)值最高达75 MeV的4种离子束的辐射.样品中没有出现低阻在辐照后翻转的现象.除一组无翻转外,存储单元的高阻到低阻的翻转率皆在0.06％左右.实验结果证实了RRAM中已经形成的导电通道不会受辐照影响,因此不存在低阻翻转为高阻的现象.     

浮栅ROM与SRAM的辐射效应比较分析

比较了浮栅ROM和SRAM的中子、质子和γ辐射效应的异同,分析了其不同的原因.与SRAM相比,浮栅ROM器件出错时的14MeV中子注量阈值高5个量级;31.9MeV质子注量阈值高4个量级;总剂量损伤阈值相差不大,都在10⁴rad(Si)量级左右.这些都是由二者存储单元的结构和辐射效应机制决定的.在空间辐射环境中,不需经常擦写数据的情况下,应该选用浮栅ROM器件.     

空间辐射效应对SRAM型FPGA的影响

以Xilinx的FPGA为例，结合相关试验数据，分析了空间总剂量效应、单粒子翻转、单粒子闩锁、单粒子功能中断、单粒子烧毁、单粒子瞬态脉冲和位移损伤等辐射效应对SRAMFPGA器件的漏极电流、阚值电压、逻辑功能等影响。分析了辐射效应的机理以及FPGA的失效模式。文章可以为SRAM型FPGA在航天领域中的应用提供参考。     

功率半导体器件辐射效应综述

功率半导体器件是航天器电源系统中的核心元件,太空环境中的粒子辐射会使其发生失效。首先,总结了硅功率半导体器件几种主要的辐射效应。然后,介绍了近年来一些新的研究成果和研究热点。最后,对第三代半导体功率器件中的辐射效应进行了简单介绍。     

SONOS结构EEPROM单元辐射效应分析

随着EEPROM存储器件在太空和军事领域的广泛应用,对EEPROM抗辐射性能的研究越来越多。为了满足应用的需要,文章比较了FLOTOX和SONOS两种EEPROM工艺制成的存储单元在辐射条件下所受的影响,分析了FLOTOX和SONOS单元抗辐射性能的优劣,得出:SONOS结构的EEPROM单元,其抗辐射性能优于FLOTOX结构。并分析了在辐射条件下,SONOS结构受辐射影响的数学模型。文章的研究不但满足了目前的工作需要,还为以后抗辐射EEPROM研究提供了理论基础。     

双极晶体管中子辐照实验研究

利用中子辐照拉长线静态测试方法对15种硅双极晶体管进行了中子辐照损伤的实验研究;给出了这些晶体管电流增益与中子注量的关系;估算了损伤常数,测试或推算出损伤阈φ0.5;讨论了拉长线静态测试的退火效应、测试电流大小及伴生γ射线对测试结果的影响;对不同种类的晶体管抗中子辐照性能进行了简单的比较。     

基于I2C总线协议的EEPROM与DSP的接口技术

I2C总线是芯片间的串行总线,它作为芯片之间的数据传输标准,便于用户实现标准化、系列化设计,因此在实际中得到了广泛运用.简要介绍了I2C总线的工作原理、基本结构和数据传输方式,给出了I2C总线在电可擦编程随机存储器(EEPROM)24LC16B与数字信号处理器(DSP)TM320LF2407接口中的一个应用实例,指出应用中注意的一些问题,并给出部分模块的程序清单.     

Radiation effects in new materials for nano-devices

Exposure to radiation poses significant challenges for electronic devices, including parametric degradation, loss of data, or catastrophic failure. The challenges and solutions change significantly as new materials are introduced and feature sizes become smaller. This paper reviews the effects of radiation on electronics, with emphasis on the impact of new materials.     

Analysis of Dark Signal Degradation Caused by 1 MeV Neutron Irradiation on Backside-Illuminated CMOS Image Sensors

The purpose of this work is to investigate the influence of the epitaxial layer thickness of Backside-illuminated CMOS image sensors (BSI CISs) on dark signal b...     

中规模CMOS电路的电离辐射效应

本文报道了国产中规模体硅CMOS电路在~(60)Coγ射线和1.5MeV电子辐照下的总剂量效应的研究结果。试验表明,器件的软失效(参数退化达到某一损伤阈值)通常在400Gy(Si),而逻辑功能的失效则发生在1000Gy(Si)以后。同时,器件的软失效与辐照偏置条件没有明显的依赖关系,但软失效的参数却依赖于偏置条件及各厂家MOS工艺的差异。