硅光电二极管钝化膜的抗辐射性能研究

为了研究硅光电二极管钝化膜的抗辐射性能,采取了0.8M eV电子在4个辐照剂量(1013cm-2~1014cm-2)分别辐照3种不同厚度二氧化硅钝化的光电二极管的方法,比较了光电二极管光电流变化率和暗电流变化率,得到了3种钝化厚度的光电二极管的性能参数有不同程度衰减的结果。辐照后光电二极管的光电流衰减强烈依赖入射光波长,在短波和长波阶段衰减明显,而在中波阶段(600nm~800nm)基本不衰减。另外,暗电流变化率随着辐照剂量迅速增加,当辐照剂量达到1×1014cm-2时,短波光电流仅为辐照前的80%,暗电流为辐照前的40倍。实验中还发现,薄钝化的二极管的光电流衰减最小,其暗电流增加最显著。结果表明,钝化膜的辐射特性与器件结构和钝化膜工艺密切相关。     

抗辐射光电耦合器试验研究

针对光电耦合器中使用的发光二极管(LED)进行了不同的方案设计,并对相关的光电耦合器进行了钴-60γ总剂量试验研究,比较了光电耦合器的主要参数——电流传输比辐照前后的变化,从而得到了优化的发光二极管设计。采用自主设计生产的发光管材料制作了发光二极管,同时利用中国电子科技集团公司第十三研究所研制的探测器、晶体管以及陶瓷管壳制作了光电耦合器。在4 mA偏置下,经过300 krad(Si)γ(辐照剂量率为50 rad(Si)/s)电离总剂量辐照后,电流传输比平均下降了31.5%,优于国外光电耦合器的已知水平。在抗辐射光电耦合器中,采用正装、小发散角结构的发光二极管可进一步提高其抗辐射性能。     

伽马射线辐照对硅光电二极管性能的影响

研究了伽马()射线辐照对星上定标用硅光电二极管性能的影响。使用硅光电二极管分别接受20 krad(Si)、35 krad(Si)、50 krad(Si)总剂量的射线辐照,对比了器件在不同辐照剂量下暗电流及光谱响应度的变化。结果显示在35 krad(Si)以下剂量照射下,硅光电二极管暗电流及光谱响应度均未发现明显的变化,在50 krad(Si)剂量照射下,参试样品出现暗电流增加的现象,但该变化在定标器应用过程中带来的影响可以忽略。试验结果表明,参试的硅光电二极管在空间辐照环境下具有良好的稳定性及可靠性,可以作为在轨定标器可见波段探测单元备选器件。     

激光对硅光电二极管的损伤

研究了受强光辐照的硅光电二极管的热损伤。报道了由1.06微米激光脉冲辐照的硅光电二极管的损伤阈值，辐照时间τ为10^-8~1秒。阈值激光辐照产生可见的微观损伤，并使光响应永久降级。响应度的损失随激光感应加热引起的检波二极管特性的降级而来。时间与波长的依赖关系同处理由高斯激光束辐照的半无限材料的热模型所预言的相符。     

空间环境对卫星光通信系统光学器件的影响

依据卫星光通信系统的组成及空间辐射环境,给出了空间环境的两个主要效应:总剂量效应(TID)和置换损伤效应(DDD).分析了空间辐照环境对卫星光通信系统主要光学器件性能参数的影响,主要包括石英光纤、掺铒光纤放大器(EDFA)、量子阱激光器(QWLD)、CCD、PIN硅光电二极管,并提出了相应的抗辐射防护措施,为卫星光通信系统的实际应用提供了理论基础.     

硅光电二极管飞秒激光损伤的实验研究

对 6 0飞秒 80 0nm激光辐照下硅PIN光电二极管的信号饱和、损伤及失效进行了实验测量。实验得到硅PIN光电二极管的失效阈值为 1.2J/cm2 ,损伤阈值比失效阈值低一个量级。飞秒脉冲辐照后 ,存在 10 -4s量级的饱和时间 ,辐照后对信号光的响应在短时间内出现不规则变化 ,在长时间内随脉冲能量密度增大而降低。     

基于等效电路参数提取的硅光电二极管激光损伤机理分析

通过硅光电二极管激光辐照效应实验获取了辐照前后器件的I-V特性曲线,利用粒子群优化算法对二极管的等效电路参数进行提取,考察受损前后等效参数的变化规律。认为光电二极管在激光辐照受损后,其反向饱和电流会减小,等效串联电阻会增大,等效并联电阻会减小。随后,基于半导体物理理论,对这些参数变化的内在因素进行了定性分析。认为反向饱和电流减小是由掺杂离子浓度减小造成的,串联电阻增大是因掺杂离子浓度以及载流子寿命减小共同引起的,并联电阻减小则是由半导体表面及内部的缺陷引起的。     

辐照条件下光电耦合器的电流传输比模型

研究了辐照对光电耦合器各组成部分光电参数影响的机理,建立了光电耦合器在辐照条件下的电流传输比(CTR)模型.研究结果表明,辐照在发光二极管(LED)中引入界面态陷阱,产生非辐射复合,使LED的输出光功率下降;辐照改变了光敏二极管的少数载流子扩散长度,使光照产生的等效载流子数减少,进而使同样光照下的光电流减少;辐照在晶体管基极引入表面态陷阱,使基极复合电流增加,晶体管增益下降,从而使光电耦合器CTR下降.实验结果验证了所得理论模型的正确性.     

抗辐射数字电路加固技术研究

文章对电路抗辐射的机理进行了研究,提出了几种提高数字电路抗辐射能力的方法:通过工艺控制减小辐射后的背栅阈值电压漂移,通过版图增加体接触、采用环型栅等结构提高单元的抗辐射能力,通过对电路关键节点的加固提高整体电路的抗辐射能力。为了验证加固方法的可靠性,设计了一款电路进行抗总剂量、抗瞬态剂量率、抗中子辐射、抗单粒子辐射等多种试验。通过辐照试验结果可以看到,采用抗辐照方法设计的电路具有较强的抗辐照能力,为今后抗辐照电路的研制和开发奠定了坚实的基础。     

光纤抗辐射性能研究回顾与展望

对光纤所受辐照类型及辐射损伤进行了总结分类,归纳了辐照条件与光纤抗辐射性能之间的关系,概述了常见掺杂对光纤抗辐射性能的影响,就光纤抗辐射性能研究现状进行了综合评述,并对该领域今后的发展提出了几最建议.     

GaAs 10 bit DAC的抗辐射设计和实验

通过分析砷化镓(GaAs)器件的电离辐射剂量率辐照机理和效应,结合电路结构,描述了砷化镓10 bit数模转换器(DAC)的电离辐射剂量率辐射效应、抗辐射设计和辐照实验。在电路设计上,10 bit DAC由两个5 bit DAC组成,通过芯片内部合成10 bit DAC,有效降低了芯片面积和制造工艺难度;通过分析电路的电离辐射剂量率辐射效应,针对敏感电路进行局部电路的抗辐射设计,提高电路抗辐射能力;结合实验条件和器件引线分布,设计合理的辐照实验方案,开发辐照实验电路板,进行辐照实验,获得科学的实验结果,验证电路的抗辐射能力。实验结果表明该数模转换器能够抗3×1011rad(Si)/s剂量率的瞬时辐照。     

光纤陀螺用探测器模块抗辐射特性研究

分析了光纤陀螺用探测器模块在辐照条件下的失效模式,针对元器件的材料、结构、表面处理等方面提出了抗辐射的设计方案,测试了采用该方案设计的探测器模块的参数随辐照的变化情况,结果表明模块的抗辐照效果明显,能够满足探测器组件抗辐射的要求.     

光MOS固体继电器抗电离辐射研究

分析了光MOS固体继电器在电离辐照条件下的失效模式,并针对组成器件的不同元器件提出了抗辐射的设计方案。采取了包括优化材料、合理设计器件结层厚度、选用抗辐射能力强的钝化膜等工艺技术制作样品,并通过试验对比确认了抗辐射方案的有效性,结果表明,器件抗辐照能力大于30krad（Si）,能够满足对星用光MOS固体继电器抗辐射能力的要求。     

砷化镓8Bit ADC电路的抗辐射设计和辐照试验研究

砷化镓模数转换器(ADC)具有良好的电性能和耐辐照能力,广泛应用于各种领域,尤其是航空航天领域.电路的抗辐射能力与设计和工艺密切相关,在前期对电路进行辐照试验基础上,针对电路设计和工艺制造进行大规模集成电路的抗辐射研究,改进电路的设计和工艺制造技术,提高电路的抗辐射能力.本文主要对该电路的设计、工艺研究和γ总剂量辐照试...     

日盲紫外焦平面探测器的抗辐射加固设计

设计了一款320×256元抗辐射日盲紫外焦平面阵列探测器,重点针对探测器的读出电路版图、积分开关偏置点、探测器芯片外延结构及器件工艺开展了抗辐射加固设计。对加固样品开展了γ总剂量和中子辐照试验和测试,试验结果表明样品的抗电离辐照总剂量达到150krad(Si),抗中子辐照注量达到1×10¹³n/cm²(等效1MeV中子),验证了抗辐射加固措施的有效性。     

总剂量辐照效应模型在TDI-CCD器件中的应用

介绍了抗辐射加固设计使用的总剂量辐照效应模型,研究了它在时间延迟积分电荷耦合器件(TDI-CCD)电荷转移效率参数衰减中的应用,并通过不同剂量60Coγ辐照试验,验证了该模型在TDI-CCD器件抗辐射加固设计中的应用价值。     

用于位置检测的光电二极管参数分析

PIN型光电二极管由于响应速度快,暗电流低,噪声低等特点越来越多地被应用到位置检测中,如何根据设计需求对光电二极管进行选型很重要。通过分析光电二极管的光灵敏度、暗电流、噪声等效功率和响应速度性能参数,分解光电传感器位置检测系统的设计需求,提出了光电二极管的选择依据。     

硅光电二极管快中子和氧离子的辐照效应

研究了硅光电二极管经快中子（注入剂量为１０＾１１ｃｍ＾－２，能量２．４５ＭｅＶ）和Ｏ＾＋＋＋（注入剂量为１０＾１０ｃｍ＾－２，能量１２ＭｅＶ）辐照后光电参数的变化规律，并通过光谱光电流的变化，对辐照损伤的空间分布进行了分析。结果表明，两种辐照垃引起器件的光电流下降，暗电流增加，在本实验条件下，快中子造成的损伤轻微且均匀地分布在整个器件体内，而Ｏ＾＋＋＋，辐照损伤区集中在器件表面附近，其损伤国快中子     

功率VDMOS器件低剂量率辐射损伤效应研究

研究了抗辐射加固功率VDMOS器件在不同偏置条件下的高/低剂量率辐射损伤效应,探讨了阈值电压、击穿电压、导通电阻等电参数在不同剂量率辐照时随累积剂量的变化关系.实验结果表明,此型号抗辐射加固功率VDMOS器件在高/低剂量率辐照后参数的漂移量相差不大,不具有低剂量率辐射损伤增强效应.认为可以用高剂量率辐照后高温退火的方法评估器件的总剂量辐射损伤.实验结果为该型号抗辐射加固功率VDMOS器件在航空、航天等特殊领域的应用提供了技术支持.     

采用场效应晶体管的低噪声光电探测电路

光电二极管后接结型场效应晶体管的光电探测电路,可提供低频散粒噪声限性能。采用现有的微波场效应晶体管,散粒噪声限性能的频带宽可扩展到兆赫范围。低噪声光电探测器用光电二极管可探测的最小信号功率通常受放大器噪声,而不是光电二极管噪声的限制。不过,在光电二极管后接一个场效应晶体管放大器,可大大改进信噪比。对于临界频率f_c以下的频率,可获得散粒噪声限性能,所以,光电二极管与场效应晶体管组合就成了光电参量上变频器、光电倍增管及低频雪崩光电二极管的劲敌。在下面的讨论中,假定光电二极管接到共源组态的场效应晶体管的栅极上。参照图1,信噪比很容易计算。此图中,反向偏置光电二极管由结电容C_d与串联电阻R_s表