SiC器件单粒子效应敏感性分析

新一代航天器需要使用耐高压、功率损耗低的第3代半导体SiC器件,为了给器件选用和抗辐射设计提供依据,以SiC MOSFET和SiC二极管为对象,进行单粒子效应敏感性分析。重离子试验发现,在较低电压下,重离子会在SiC器件内部产生永久损伤,引起漏电流增加,甚至单粒子烧毁。SiC MOSFET和SiC二极管试验结果类似。试验结果表明SiC器件抗单粒子能力弱,与器件类型关系不大,与SiC材料有关。为了满足空间应用需求,有必要进一步开展SiC器件辐射效应机理、试验方法和器件加固技术等研究。     

JFET区宽度对SiC MOSFET单粒子效应的影响

SiC MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)关键参数——结型场效应晶体管(JFET)区宽度一直被认为是SiC MOSFET单粒子效应的主要影响因素。针对这一影响因素,以同一结构不同JFET区宽度的1.2 kV SiC MOSFET器件为对象进行单粒子效应实验,探究JFET区宽度对器件单粒子烧毁阈值电压、漏电退化阈值电压以及负栅压条件下器件性能的影响。结果表明：随着JFET区宽度的减小,漏电退化阈值电压增大;减小器件JFET区宽度可有效改善器件的抗单粒子效应能力;在负栅压条件下对器件单粒子效应也会有此效果。采用Sentaurus TCAD进行模拟仿真,模拟结果证实,JFET区宽度以及负栅压的变化会影响氧化层下JFET区内空穴的积累,随之影响氧化层电场强度,从而影响器件单粒子漏电退化,与实验结果相符。以上结果为SiC MOSFET抗单粒子效应加固提供了理论基础。     

MOSFET辐射效应测试装置的研制

为进行金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET)的单粒子翻转、烧毁截面、栅穿、闭锁等辐射效应的研究,研制了MOSFET辐射效应的测试装置.记述了利用该装置在252Cf源、激光辐射效应实验装置及HI-13串列加速器上进行的MOSFET的辐射效应实验.     

功率MOSFET器件单粒子烧毁252Cf源模拟试验研究

本工作涉及利用²⁵²Cf源进行辐射效应试验研究的方法。结合功率MOSFET器件单粒子烧毁测试技术，对功率MOSFET器件辐射效应进行模拟试验研究。研究结果表明：在空间辐射环境下，功率MOSFET器件尽量使用在低电压范围内；在电路设计中附加必要的限流电阻是1种十分有效的抗单粒子烧毁措施。     

微束单细胞照射的研究和发展

了解低剂量辐射效应等辐射生物学基本问题的关键是研究单一粒子与生物体的相互作用。然而 ,由于粒子在能量、径迹上的随机分布 ,这种单一粒子与生物体的相互作用很难在实验室中用常规照射的方法进行。微束的发展 ,特别是单粒子微束通过将精确数量的粒子准确地射入细胞或细胞的特定位置为回答这些问题提供了一个直接 ,有用的手段。该文论述了微束的历史 ,现状和未来发展 ,以及微束在辐射生物学研究中的应用。     

利用重离子束开展半导体器件单粒子效应的探讨

讨论了利用重离子研究宇航半导体器件单粒子效应（ＳＥＥ）时应重视的几个问题，即空间辐射环境中的重离子，粒子辐射对半导体器件的影响和利用重离子束进行ＳＥＥ测试，以及重离子和质子在器件单粒子效应研究中的关系，最后介绍单粒子翻转重离子显微学。     

一种抗辐照功率MOSFET器件

报道了一种抗辐射功率MOSFET,通过与国外同类产品的锎源以及钴辐照试验对比,其抗总剂量水平和抗单粒子能力均已达到国际领先水平,并深入研究了单粒子烧毁、单粒子栅穿以及总剂量辐照的机理,提出了大功率MOSFET抗总剂量及单粒子辐射的加固方法。     

CMOS图像传感器单粒子效应及加固技术研究进展

互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)图像传感器(CMOS Image Sensor,CIS)在空间应用时会受到单个粒子辐照影响,这通常会导致CIS采集图像出现异常,严重时会导致器件功能失效。本文从不同粒子的角度:重离子、质子、电子和中子,从CIS容易发生的单粒子效应类型:单粒子瞬态(Single Event Transient,SET)、单粒子翻转(Single Event Upset,SEU)、单粒子闩锁(Single Event Latchup,SEL)、单粒子功能中断(Single Event Functional Interrupt,SEFI)等方面综述了CIS单粒子效应研究进展。简要介绍了CIS单粒子效应加固技术研究进展。分析总结了目前CIS单粒子效应及加固技术中亟待解决的问题,为今后深入开展相关研究提供理论参考。     

空间单粒子效应加速器模拟试验技术及应用

空间环境中存在大量的高能粒子，单个高能粒子穿过航天器壳体轰击到电子器件，引发器件逻辑状态翻转、功能异常等单粒子效应，进而影响航天器的可靠运行和任务达成。基于地面加速器辐照试验模拟空间单粒子效应是评估电子器件在空间应用时发生单粒子错误风险的重要手段，只有其抗单粒子效应的指标符合宇航应用要求的器件才能在航天器中使用。航天器面临的空间辐射粒子主要是重离子和质子，它们诱发的单粒子效应也最为显著。开展宇航器件单粒子效应地面模拟试验主要依托重离子加速器和质子加速器，为满足单粒子试验需求，需要研发大面积束流扩束及均匀化、高精度束流快速诊断等技术，以及满足大批量试验任务需求的高效试验终端，重点介绍中国原子能科学研究院的基于加速器的重离子单粒子效应模拟试验技术、质子单粒子效应模拟试验技术和用于器件辐射损伤敏感区识别的重离子微束技术，以及上述技术在宇航器件单粒子效应风险评估中的应用。     

静态随机存取存储器辐射效应测试系统的研制

由于空间辐射效应会导致SRAM器件单粒子翻转、单粒子锁定等现象的产生。文中介绍了SRAM辐射效应测试装置的硬件、软件构成及有关测试技术。通过对SRAM芯片电流的检测、断电保护,解决了在SRAM实验过程中SRAM芯片的损坏问题,利用该装置在不同的辐射实验源上对SRAM进行辐射效应实验研究,获得了预期的实验数据。为星载计算机系统存储器的运行寿命评估及加固设计提供重要参考依据。     

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。