CMOS APS光电器件单粒子效应重离子试验研究

基于新型互补金属氧化物半导体有源像素传感器(ComplementaryMetalOxideSemiconductorActive Pixel Sensor, CMOS APS)光电器件的内部结构特点,分析了重离子对CMOS APS光电器件的影响,以及CMOS APS光电器件的单粒子效应敏感性。结合CMOS APS光电器件的结构特点和辐射影响分析,形成了基于监测数据逻辑状态和图像"白点"相结合的测试方法。在此基础上,利用重离子加速器进行了单粒子效应模拟试验。试验结果表明:当重离子线性能量传输(Linear Energy Transition, LET)低于9.01 MeV·cm2·mg-1时,像素阵列没有出现扰动现象,仅是电荷在像素阵列的不断累积。同时,试验获得单粒子翻转(Single Event Upset, SEU)饱和截面对应的LET值约为42.0 MeV·cm2·mg-1。     

新型模拟SEL故障注入模块设计

单粒子锁定防护设备用于保证CMOS器件的正常工作,避免单粒子锁定效应(SEL,Single Event Latchup)带来的诸多危害。为了实现对SEL防护设备软件功能的验证,设计了一种新型模拟SEL故障注入和消除的模块。本文从硬件和软件两个方面阐述了对该模块的设计,通过增加CMOS器件电源输入端的电流,实现了SEL的模拟注入。使用VA140芯片SEL防护电路对该模块进行了检验、测试,测试的结果证明该模块可以实现SEL模拟注入,从而对SEL防护设备的软件功能进行验证。最后,该模块被成功用于硅阵列探测器的电子学读出系统软件中单粒子防护部分的功能测试,从另一个侧面说明了该模块的应用。     

n沟VDMOSFET单粒子烧毁的二维数值模拟

应用半导体器件二维模拟软件Medici对功率MOSFET器件单粒子烧毁SEB(Single Event Burnout)效应开展了理论模拟研究。理论模拟与以往的实验结果比较吻合,证明采取的物理模型的正确性。得到了SEB灵敏度与载流子浓度、基区宽度和发射结掺杂浓度等参数的变化关系,提出了改善SEB的几种加固措施。该模型对于评估器件SEB效应提供了理论方法。     

一种Flash型FPGA单粒子效应测试方法设计及验证

随着现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)在现代航天领域的广泛应用,FPGA的单粒子效应(Single Event Effect,SEE)逐渐成为人们的研究热点。选择Microsemi公司Flash型FPGA分布范围最广的可编程逻辑资源VersaTile和对单粒子效应敏感的嵌入式RAM单元RAM Block作为单粒子效应的主要测试对象,提出了两种不同的单粒子效应测试方法;然后,使用仿真工具ModelSim对提出的两种电路的可行性进行了仿真验证;最后,基于自主研发的实验测试平台,在兰州重离子加速器(Heavy Ion Research Facility in Lanzhou,HIRFL)上使用86Kr束进行了束流辐照实验,实验结果表明,测试方法合理有效。     

新型单粒子效应测试系统控制程序的设计

半导体集成电路(Integrated Circuit,IC)在辐射环境中,容易受到单粒子效应(Single Event Effect,SEE)的影响而发生故障。为了测试集成电路的SEE敏感性,验证SEE加固方法,设计了一套SEE测试系统。介绍了SEE测试系统控制程序的设计。控制程序采用引导式的流程管理,可扩展的待测器件信息管理,多线程数据采集和处理方法以及可靠的数据接收方法等多种设计方法,提高了程序的运行效率,保证了实验数据接收和处理的实时性和可靠性,良好地支撑了SEE测试系统的运行工作。     

脉冲激光模拟单粒子效应研究

脉冲激光在集成电路和器件单粒子效应(Single Event Effect,SEE)研究中有着广泛的应用。与重离子源相比,通过脉冲激光诱发SEE更容易获得空间信息和时间信息。本文介绍激光诱发SEE的产生机理、模拟试验设置以及线性能量传输(Linear Energy Transfer,LET)算法,通过皮秒激光诱发单光子与飞秒激光诱发双光子的模拟试验,对SEE现象发生时电压响应与能量的关系进行分析,验证了脉冲激光在SEE研究中的有效性和可行性。     

CMOS APS用移位寄存器抗SEU加固方法

电离辐射环境中使用的CMOS 有源像素图像传感器(APS)的基于反相器的准静态移位寄存器容易发生单粒子翻转(SEU),而致使CMOS APS不能正常工作。本文对基于反相器的准静态移位寄存器中的单粒子翻转效应进行了分析,其对单粒子瞬态(SET)最敏感的节点存在于反相器的输入端,反相器的输入阈值电压和输入节点电容决定了其抗SEU的能力。提出了用施密特触发器代替反相器的加固方案,因施密特触发器的电压传输特性存在一滞回区间,所以有更高的翻转阈值,从而可获得更好的抗SEU能力。仿真结果表明,采用施密特触发器的移位寄存器结构较原电路结构的抗SEU能力提高了约10倍。     

新型微电子技术单粒子效应研究面临的挑战

随着器件特征尺寸的减小,单粒子效应成为影响CMOS工艺空间辐射环境可靠性的关键因素之一。未来航天和国防系统需要了解新型工艺中的单粒子效应损伤机制及其加固方法,包括在器件几何尺寸和材料方面的改变如何影响到能量淀积、电荷收集、电路翻转、参数退化等等。分析了随着特征尺寸减小,在高速数字电路中的单粒子瞬态效应SET的影响,包括由质子的直接电离作用产生的单粒子效应、粒子能量效应和非直接电离对单粒子效应的影响。对可能替代体硅器件的新型器件单粒子能力进行了简要介绍。     

特征工艺尺寸对CMOS SRAM抗单粒子翻转性能的影响

采用TCAD工艺模拟工具按照等比例缩小规则构建了从亚微米到超深亚微米级7种不同特征尺寸的MOS晶体管,计算了由这些晶体管组成的静态随机存储器(SRAM)单粒子翻转的临界电荷Qcrit、LET阈值(LETth),建立了LETth与临界电荷之间的解析关系,研究了特征工艺尺寸对CMOS SRAM抗单粒子翻转性能的影响及原因。研究表明:随着特征尺寸的减小,SRAM单元单粒子翻转的临界电荷减小,电荷收集效率由于寄生双极晶体管效应而增加,造成LETth随特征尺寸缩小而迅速减小,CMOS SRAM抗单粒子翻转性能迅速降低。     

SiC MOSFET单粒子效应研究现状

伴随核能与空间技术的快速发展,SiC MOSFET等高压大功率器件的应用不断增加,其因环境中的高能粒子辐射所引起的单粒子效应问题（如单粒子烧毁、单粒子栅击穿等）也逐渐凸显。为全面深入认识该问题,首先,论证了SiC MOSFET的优势特性,及其在辐射应用中面临的关键问题。然后,整理了目前国内外关于SiC MOSFET单粒子效应的模拟计算、辐照实验及相应研究成果,总结了在SiC MOSFET单粒子效应研究中的主要关注点,并分析了SiC MOSFET单粒子效应敏感性较高的原因。最后,基于目前SiC MOSFET单粒子效应研究中仍存在的问题,展望了未来可重点关注的研究方向。通过系统总结国内外SiC MOSFET单粒子效应研究进展,希望能为研究SiC MOSFET单粒子效应物理机制以及改进其抗单粒子效应加固技术提供有价值的参考。     

加速器驱动洁净能系统中的燃耗行为分析

研究了加速器驱动洁净核能系统（ADS）次临界反应堆内核素的演化。分析结果表明：ADS具有嬗变长寿命核废物的能力。从快堆和热堆的比较可知,ADS的快堆具有输出功率大、长寿命超铀放射性废物的累积水平低、裂变产物对反应堆反应性和能量增益影响小等优点。这些优点在利用U－Pu燃料循环的次临界堆中十分明显。对于利用Th-U燃料循环的次临界堆,热堆和快堆都是可以工作的;而对于U－Pu燃料循环的系统,快堆则是较好的选择。     

Problem of the iodine method of purification of zirconium

A method is proposed for the determination of the equilibrium constantsk and k' for the reactions Zr+2I₂–ZrI₄=0 and 2I–I₂=0, which is based on the measurement of the amount of iodine or zirconium liberated in the decomposition of zirconium tetraiodide on a heated surface in the process of establishing equilibrium. The decomposition of the tetraiodide was carried out at 900–1600C on a tungsten filament. The temperature distribution between filament and vessel walls was neglected.The dependence of the sum of atomic and molecular iodine pressures on zirconium tetraiodide pressure was determined at 1430C, and on temperature for 50 mm Hg. The values of kk'² 35 (mm Hg)³ at 1430C and k0.07 mm Hg at 400C, found from the results, differ substantially from known thermodynamic data, but give good agreement between the authors' formula [1] and experimental results on the iodide process of zirconium purification.