抗辐射LDO单粒子效应的测控系统设计与实现

随着低压差线性稳压器（LDO）在航空、航天等领域的广泛应用,其抗单粒子能力的指标也愈发重要。为了实现实时监测LDO器件同粒子下发生的单粒子效应,设计了针对LDO器件在不同粒子下的单粒子效应测试方法并构建了一种高速、多通道数据采集测控系统。系统以NI工控机为核心,通过PXIe总线外接程控仪器的方式,可测量的最高信号频率达到60 MHz。该系统支持远程数据传输,可实时监测LDO器件在单粒子辐照下的功耗性能,满足单粒子效应试验需求,为LDO器件的单粒子效应研究提供数据参考。     

半导体器件单粒子效应及标准研究

简要介绍半导体器件的单粒子效应及其机理,重点分析当前国外主要的单粒子效应试验方法标准,针对标准中辐照源及重离子射程的关键问题进行研究,并对如何制定我国的单粒子试验方法标准提出了建议.     

一种大电流LDO稳压器的设计

设计了一种最大输出电流为3 A的LDO电路。通过优化误差放大器,并采用两个NMOS管作为调整管,增强了电路上拉和下拉负载电流的能力。采用20 μF的陶瓷电容,保证电路具有足够快的负载瞬态响应,在空载时,电路仅消耗80 μA的负载电流。该芯片能够驱动高达3 A的负载电流,极大地提高了LDO的带载能力,并保持了良好的系统稳定性,具有快速的瞬态响应和较小的输出纹波。     

集成电路单粒子瞬态效应与测试方法

随着器件尺寸的等比例缩小,单粒子瞬态效应对集成电路的影响愈发明显,其产生机理及作用更加复杂。从集成电路单粒子瞬态脉冲的产生机理及模型出发,讨论分析了模拟和数字集成电路的单粒子瞬态效应,介绍了单粒子瞬态脉冲宽度的测试方法与测试结构。     

集成电路单粒子瞬态效应与测试方法

随着器件尺寸的等比例缩小,单粒子瞬态效应对集成电路的影响愈发明显,其产生机理及作用更加复杂。从集成电路单粒子瞬态脉冲的产生机理及模型出发,讨论分析了模拟和数字集成电路的单粒子瞬态效应,介绍了单粒子瞬态脉冲宽度的测试方法与测试结构。     

半导体放电管维持电流的研究

对提高半导体放电管的维持电流进行了研究。实验结果表明：应用一般晶闸管维持电流公式进行调整，不易得到大的维持电流，必须在放电管结构上进行改进，并进而给出了共维持电流ＩＨ的新表达式。     

基于锎源的N沟道VDMOS器件单粒子效应研究

分析了N沟道VDMOS器件的单粒子辐射损伤机理和损伤模式,讨论了VDMOS器件的单粒子辐射加固措施。使用锎源,对采取了加固措施的一款200 V高压N沟道VDMOS器件进行单粒子效应试验研究。对比分析了不同漏源电压和栅源电压以及不同真空度对VDMOS单粒子效应的影响,可为VDMOS器件的单粒子辐射加固、试验验证及应用提供参考。     

复杂数字电路中的单粒子效应建模综述

单粒子效应产生的软错误是影响航天电子系统可靠性的主要因素之一。对其进行建模是研究单粒子效应机理和电路加固技术的有效方法。介绍了深亚微米及以下工艺中影响模型准确性的几种效应机制,包括脉冲展宽机制、电荷共享机制和重汇聚机制等。重点分析了单粒子瞬态、单粒子翻转的产生模型和单粒子瞬态的传播模型。阐述了基于重离子和脉冲激光的模型验证方法。最后,分析了单粒子效应随特征尺寸的变化趋势,并提出了未来单粒子效应建模技术的发展方向。     

基于锎源的N沟道VDMOS器件单粒子效应研究

分析了N沟道VDMOS器件的单粒子辐射损伤机理和损伤模式,讨论了VDMOS器件的单粒子辐射加固措施。使用锎源,对采取了加固措施的一款200V高压N沟道VDMOS器件进行单粒子效应试验研究。对比分析了不同漏源电压和栅源电压以及不同真空度对VDMOS单粒子效应的影响,可为VDMOS器件的单粒子辐射加固、试验验证及应用提供参考。     

温度补偿的30nA CMOS电流源及在LDO中的应用

设计了一种新型的用于低功耗LDO线性稳压器的CMOS高精度参考电流源.通过亚阈值设计方法得到30nA与电源电压无关的基准电流.利用MOS管寄生二极管反向电流的高温特性,对各支路的镜像电流进行了温度补偿,在-40～130℃范围内的30nA的基准电流精度从±1.5nA提高到±0.9nA.用这种参考电流源设计的LDO的静态电流在-40～130℃范围时减小到4μA.用Cadence公司的Spectre软件以及CSMC的0.5μm CMOS混合信号模型对电路进行了仿真与芯片设计.芯片测试结果验证了以上设计.     

温度补偿的30nA CMOS电流源及在LDO中的应用

设计了一种新型的用于低功耗LDO线性稳压器的CMOS高精度参考电流源.通过亚阈值设计方法得到30nA与电源电压无关的基准电流.利用MOS管寄生二极管反向电流的高温特性,对各支路的镜像电流进行了温度补偿,在-40～130℃范围内的30nA的基准电流精度从±1.5nA提高到±0.9nA.用这种参考电流源设计的LDO的静态电流在-40～130℃范围时减小到4μA.用Cadence公司的Spectre软件以及CSMC的0.5μm CMOS混合信号模型对电路进行了仿真与芯片设计.芯片测试结果验证了以上设计.     

改进型抗单粒子效应D触发器

在对抗单粒子效应技术研究的基础上,构造了一种改进型的抗单粒子翻转和单粒子瞬变的主从型边沿D触发器.该D触发器在不影响设计流程的情况下能使得整个芯片都具有抗单粒子效应,并有效改善了以往由于引入抗辐射设计而导致芯片面积大幅度提高的问题.     

微处理器高低速模式下的单粒子功能错误分析

对一款国产抗辐射加固SPARC-V8微处理器进行了高低速两种模式下的单粒子试验.试验获得了单粒子功能中断的阈值和饱和错误截面,并预估了GEO轨道在轨错误率.经过比较分析,国产微处理器与国外同类产品具有相同量级的抗单粒子指标,微处理器在开CACHE的高速模式下抗单粒子能力优于低速模式约2倍.     

单粒子效应加固及仿真验证技术研究

作为星载设备信号处理核心器件,SRAM FPGA的单粒子效应加固及加固方法验证始终备受关注。文中研究了三模冗余和动态刷新两种加固方法,并设计了故障仿真验证方法,试验应用故障注入技术,采用比对方法,成功对加固方法进行了验证。试验结果显示,文中设计的加固方法可提高抗单粒子性能。     

低失调电压双极运放的单粒子瞬态特性研究

在Ne、Fe、Kr、Xe、Ta五种重离子入射条件下获得了运放的SET幅值-宽度分布,发现SET脉冲具有宽、窄两种形态。在SET幅值-宽度特性基础上,采用概率密度方法获得了任意SET阈值下散射截面与LET的关系。考虑入射深度与器件敏感区域的匹配,根据产生的电荷量,可对重离子-激光的SET进行关联,以便获得等效重离子的激光能量。激光与重离子的对比试验表明,选取恰当的激光能量,能够反映重离子产生的SET幅值。研究结果为双极模拟集成电路抗SET选型评估及激光试验条件的选取提供了参考。     

纳米器件单粒子瞬态仿真研究

利用计算机辅助设计软件,研究了不同条件下28 nm体硅器件的单粒子瞬态（SET）效应,分析了不同器件间距、线性能量转移值和粒子入射角度对器件SET效应的影响。随着器件漏极间距的减小,SET脉冲幅度和脉冲宽度随之减小。与垂直入射的情况相比,倾角入射下SET脉冲幅度和宽度的减小程度更加明显,电荷共享效应更加显著。仿真结果表明,合理调节反相器相异节点的器件间距,利用器件间的电荷共享可以有效减弱重离子产生的SET脉冲,减少单粒子效应的反应截面。     

一种极低静态电流LDO线性稳压器的设计

在此设计一个具有560 n A静态电流、150 m A驱动能力的低压差线性稳压器。该LDO采用TSMC 0.18μm混合信号CMOS工艺,输出电压是3.3 V,输入电压为3.5~5 V。低静态电流LDO电路的设计难点是频率补偿和瞬态响应,这里通过引入一个带有负反馈的动态偏置缓冲器,不仅保证了系统在空载到满载整个负载范围内的稳定性,还极大地改善了低静态电流LDO的瞬态响应问题。仿真结果表明,全负载范围内相位裕度最小为65.8°,同时最大的瞬态响应偏差小于10 m V。     

单粒子翻转效应的FPGA模拟技术

随着半导体工艺节点遵循摩尔定律逐渐缩小,空间环境中辐射诱发的单粒子效应(Single Event Effect,SEE)对集成电路造成的影响却在不断增加.单粒子翻转(Single Event Upset,SEU)效应是最为普遍的单粒子效应,表现为电路存储单元和时序逻辑中的逻辑位翻转,在集成电路中常采用故障注入技术来模拟...     

单粒子效应对卫星空间运行可靠性影响

主要论述单粒子效应对卫星中微电子器件的辐射损伤机理。提出提高集成电路抗单粒子转和单粒子闭锁的技术路径。