典型器件和电路不同剂量率的辐射效应

对几十种不同类型的典型星用器件和电路在不同剂量率辐照下的响应规律及退火特性进行了研究。对双极器件和电路及JFET输入运算放大器电路产生低剂量率损伤增强效应的机理进行了分析。结果显示,器件类型不同,失效模式也相异。其典型的失效模式表现为4种:a)仅有低剂量率辐照损伤增强效应;b)既有低剂量率辐照损伤增强效应,又有时间相关效应;c)仅有时间相关效应;d)无不同剂量率辐照损伤间的差异。     

NPN双极晶体管的ELDRS效应及退火行为

对国产NPN双极晶体管在不同剂量率下的辐射效应和退火特性进行了研究.结果显示:在不同剂量率辐照下,NPN晶体管的特性衰降均非常明显.不仅晶体管的过剩基极电流明显增大,直流增益迅速下降,其集电极电流也随辐照总剂量的增加而逐渐衰减,且低剂量率辐照下损伤更明显.本中对造成各种实验现象的损伤机理进行了分析.     

双极晶体管的低剂量率辐射损伤增强效应

在辐射的剂量率范围内,无论是国产还是进1:21的双极晶体管,都有明显的低剂量率辐照损伤增强现象,且纵向NPN管比PNP管严重.本文对引起双极器件辐照损伤差异的机理进行了探讨,并讨论了双极器件的抗辐射加固技术.     

运算放大器不同剂量率的辐射损伤效应

对几种不同类型(TTL,CMOS,JFET-Bi,MOS-Bi)的典型星用运算放大器在不同剂量率(100,10,1及0.01rad(Si)/s)辐照下的响应规律及随时间变化的退火特性进行了研究.结果显示不同类型运放电路的辐照响应有明显差异:双极运放电路辐照剂量率越小,其损伤越大;CMOS运放电路对不同剂量率的响应并非线性关系,但不同剂量率辐照损伤的差异,可以通过与低剂量率相同时间的室温退火得到消除,本质上仍然是与时间相关的效应;JFET输入运放不仅有低剂量率辐照损伤增强效应存在,且辐照后还有明显的"后损伤"现象;PMOS输入运放的结果则表明,各辐照剂量率间的损伤无明显区别.     

运算放大器不同剂量率的辐射损伤效应

对几种不同类型（TTL,CMOS,JFETBi,MOSBi）的典型星用运算放大器在不同剂量率（100,10,1及0.01rad(Si)/s）辐照下的响应规律及随时间变化的退火特性进行了研究．结果显示不同类型运放电路的辐照响应有明显差异：双极运放电路辐照剂量率越小,其损伤越大;CMOS运放电路对不同剂量率的响应并非线性关系,但不同剂量率辐照损伤的差异,可以通过与低剂量率相同时间的室温退火得到消除,本质上仍然是与时间相关的效应;JFET输入运放不仅有低剂量率辐照损伤增强效应存在,且辐照后还有明显的“后损伤”现象;PMOS输入运放的结果则表明,各辐照剂量率间的损伤无明显区     

双极晶体管高温辐照的剂量率效应研究

文章对一种具有低剂量率辐射损伤增强效应的国产双极晶体管进行了不同剂量率、不同温度下的电离辐照试验。结果表明，室温辐照条件下，该双极器件在较高剂量率下的辐射损伤没有显著区别，但在低剂量率辐照下，辐射损伤明显增加；而在高温辐照条件下，即使辐照剂量率较高，其辐射损伤也有显著的差异。最后，讨论了这种效应可能的内在机制。     

双极晶体管的低剂量率电离辐射效应

通过对npn管和pnp管进行不同剂量率的电离辐射实验,研究了双极晶体管的低剂量率辐射效应.结果表明,双极晶体管在低剂量率辐照下电流增益下降更为显著,这是由于低剂量率辐照在氧化层中感生了更多的净氧化物正电荷浓度,致使低剂量率下过量基极电流明显增大.而辐照后npn管比pnp管具有更大的有效表面复合面积,致使前者比后者有更大的表面复合电流,从而导致了在各种剂量率辐照下,npn管比pnp管对电离辐射都更为敏感.     

双极晶体管的低剂量率电离辐射效应

通过对 npn 管和 pnp 管进行不同剂量率的电离辐射实验,研究了双极晶体管的低剂量率辐射效应.结果表明,双极晶体管在低剂量率辐照下电流增益下降更为显著,这是由于低剂量率辐照在氧化层中感生了更多的净氧化物正电荷浓度,致使低剂量率下过量基极电流明显增大.而辐照后npn管比pnp管具有更大的有效表面复合面积,致使前者比后者有更大的表面复合电流,从而导致了在各种剂量率辐照下,npn管比pnp管对电离辐射都更为敏感.     

10位双极数模转换器的电离辐射效应

研究了国产互补双极工艺生产的数模转换器(D/A转换器)在不同偏置和不同剂量率条件下的电离辐射效应及退火特性。研究结果表明:D/A转换器对偏置条件和辐照剂量率都很敏感。大剂量率辐照时,电路功能正常,各功能参数变化较小;而在低剂量率辐照情况下,各参数变化显著,超出器件允许范围,器件功能失效。因此,D/A转换器表现出明显的低剂量率辐射损伤增强效应(ELDRS)。零偏时,D/A转换器功能参数损伤变化更加严重。最后,结合边缘电场效应和空间电荷模型对这种不同偏置和剂量率条件下的损伤机理进行了初步的探讨。     

双极线性稳压器(LM317)的电离总剂量效应及剂量率的影响

对一款双极集成、三端线性稳压器LM317进行了不同偏置、不同剂量率条件下的电离辐射效应及室温退火特性研究。研究结果表明:器件输出电压、输入输出压差等敏感参数在电离辐射环境下发生了不同程度的变化,且在零偏偏置辐照下的变化比工作偏置辐照下的变化大;在零偏偏置条件,总剂量相同时低剂量率辐照下的损伤明显大于高剂量率辐照,表现出低剂量率损伤增强效应;在工作偏置条件,高剂量率辐照下的损伤大于低剂量率辐照下的损伤,但随后的退火实验中恢复到低剂量率辐照损伤水平,表现出时间相关效应。对稳压器辐射敏感参数的影响因素和不同偏置下的剂量率影响进行了分析和讨论。     

国产pnp双极晶体管在宽总剂量范围辐照下的ELDRS

研究了不同偏置条件下国产商用pnp型双极晶体管在宽总剂量范围内的辐射损伤特性和变化规律.实验结果表明,在100 rad(Si)/s和0.01 rad(Si)/s剂量率辐照下,总累计剂量达到200 krad (Si)时,这一宽总剂量范围内辐射损伤趋势均随着总剂量值不断累积而增大,且并未出现饱和.相同剂量率辐照下,发射结施加反偏状态时国产商用pnp双极晶体管的过剩基极电流变化最大,正偏下最小,零偏介于二者之间.两款晶体管均表现出明显的低剂量率损伤增强效应(ELDRS),且在反偏下ELDRS更显著.并对出现这一实验结果的损伤机理进行了探讨.     

Investigation of enhanced low dose rate sensitivity in SiGe HBTs by 60Co γ irradiation under different biases

This paper evaluates enhanced low dose rate sensitivity (ELDRS) in Silicon–Germanium heterojunction bipolar transistors (SiGe HBTs) which are isolated by LOCOS process. The ⁶⁰Co gamma irradiations were performed at 80 rad (Si)/s and 0.1 rad (Si)/s respectively in order to investigate dose rate dependence of the SiGe HBT. Devices were set in forward, saturated, cutoff, and all-grounded biases during the irradiation. The degradation mechanism of different dose rate irradiations was analyzed via measurement of forward Gummel mode and inverse Gummel mode both pre- and post- irradiation. The results show that ELDRS exists at forward, saturated, and all-grounded biases irradiations. The dose rate dependences of various irradiated biases are different in the SiGe HBT. The interface-traps both in EB Spacer and LOCOS are the major irradiated damages in the SiGe HBT for the low dose rate irradiation. ELDRS is directly related to the quality, thickness, and shape of oxide layers.     

Dose-rate effects of p-channel metal oxide semiconductor field-effect transistors at various biasing conditions

The total-dose response and annealing effect of p-channel metal oxide semiconductor field-effect transistors (PMOSFETs) were investigated at various dose rates and biasing conditions.The results show that the shift of threshold voltage is more obvious when the dose rate is decreased.Under the various dose rates and biasing conditions,some have exhibited a time-dependent effect and others showed enhanced low-dose-rate sensitivity (ELDRS).Finally,using the subthreshold-separating method,the threshold-voltage shift is separated into shifts due to interface states and oxidetrapped charges,and the underlying mechanisms of the observed effects are discussed.It has been indicated that the ELDRS effect results from the different quantities of the interface states generated at high and low dose rates.     

不同偏置条件下PMOSFETs的剂量率效应研究

研究了不同剂量率、不同偏置条件下,PMOSFETs的辐照响应特性;并对高剂量率辐照后的器件进行了与低剂量率辐照等时的室温退火。结果表明,随着剂量率的降低,PMOSFETs阈值电压的漂移更加明显;不同偏置条件、不同剂量率范围内表现出TDE和ELDRS两种不同的剂量率效应。利用亚阈分离技术对影响阈值电压漂移的氧化物陷阱电荷和界面态进行了详细的机理分析,认为ELDRS效应的产生是由界面态密度的差异导致的。     

不同类型双极晶体管抗辐照性能的研究

时于制作工艺相同的NPN和LPNP两种类型的双极型晶体管进行了辐照实验,研究了不同类型双极晶体管的电离总剂量辐射损伤机理和退火效应。实验结果表明：在相同的辐照总剂量下．LPNP型双极晶体管的归一化电流增益的下降比NPN型双极晶体管的下降多．说明LPNP型双极晶体管的辐照敏感性更强。这与NPN和LPNP这两种类型的双极晶体管的辐射损伤机理的不同有关。对于NPN型双极晶体管,电离辐照总剂照效应主要是造成氧化物正电荷的积累：而对于LPNP型双极晶体管．电离辐照总剂量效应主要是造成界面态密度的增加。     

剂量率对PMOS剂量计辐射响应的影响

研究了不同剂量率下PMOS剂量计阈值电压的响应.在VTH偏置下,观察了剂量率对PMOS剂量计辐射响应线性度和灵敏度的影响规律及其退火特性.试验结果表明:随着剂量率降低,n值趋近于1,表现出较好的线性度,响应灵敏度也增加.分析认为,PMOS剂量计有明显的低剂量率辐射敏感增强效应(ELDRS),对其损伤机理作了进一步的讨论.     

The enhanced low dose rate sensitivity of a linear voltage regulator with different biases

A linear voltage regulator was irradiated by ⁶⁰Coγat high and low dose rates with two bias conditions to investigate the dose rate effect.The devices exhibit enhanced low dose rate sensitivity（ELDRS） under both biases. Comparing the enhancement factors between zero and working biases,it was found that the ELDRS is more severe under zero bias conditions.This confirms that the ELDRS is related to the low electric field in a bipolar structure. The reasons for the change in the line regulation and the maximum drive current were analyzed by combining the principle of linear voltage regulator with irradiation response of the transistors and error amplifier in the regulator. This may be helpful for designing radiation hardened devices.