辐射导致CMOS图像传感器暗电流随机电报信号

针对空间和核工业应用中辐射引起CMOS图像传感器产生暗电流随机电报信号（DC RTS）问题,对0.18 μm CMOS图像传感器进行不同能量质子、γ射线的辐照试验,辐照后对DC RTS特征参数进行分析。试验结果表明：由于位移损伤和电离总剂量效应产生的RTS缺陷不同,两种DC RTS在台阶、最大跳变幅度、平均时间等参数存在差异。相比于位移损伤产生的DC RTS,电离总剂量产生的DC RTS具有跳变幅度小、平均时间长的波动特点,导致此类DC RTS难以检测分析。像素积分期间传输栅电压会对电离总剂量诱发的DC RTS产生影响。上述工作为深入认识CMOS图像传感器DC RTS现象、探索相关抑制技术提供重要参考。     

PMOSFET低剂量率辐射损伤增强效应研究

为研究PMOSFET的低剂量率辐射损伤增强效应,本文对4007电路中PMOSFET在不同剂量率、不同偏置条件下的辐射响应特性及高剂量率辐照后不同温度下的退火效应进行了讨论。实验结果表明：相比高剂量率,低剂量率辐照时PMOSFET阈值电压漂移更明显,此种PMOSFET具有低剂量率辐射损伤增强效应;高剂量率辐照后进行室温退火时,由于界面陷阱电荷的影响,PMOSFET阈值电压继续负向漂移,退火温度越高,阈值电压回漂越明显;辐照时,零偏置条件下器件阈值电压的漂移较负偏置时的大,认为是最劣偏置。     

CMOS运算放大器内部电路电离辐射损伤研究测试系统

为了从内部研究ＣＭＯＳ运算放大器的电离辐射损伤机理,用由计算机控制的运算放大器内部单元电路损伤测试系统测量运放电路整体性能参数在电离辐射环境中的变化,观察电路内部各功能单元电路和ＭＯＳＦＥＴ的辐照损伤特性;该系统能将不同功能单元电路的损伤对电路整体性能的影响进行测试。     

表面n沟CCD的电离辐射损伤

本文报道了150光敏元表面n沟CCD(电荷耦合器件)在不同能量电子和γ射线辐照后的电离辐射效应。试验结果表明,转移失效率在≤10Gy时已明显增大。但大多数器件在累积剂量≤50Gy时,通过调整“胖零”注入仍可工作。在高剂量辐照期间,不同栅偏压器件的转移效率退化存在较大差异。应用高频和准静态C-V技术分析了参数退化的原因。     

医源性电离辐射损伤及其生物医学防护

随着核与辐射技术在医学检查、诊断和治疗领域运用的增加,世界范围受照人群不断增多,医源性辐射已成为人类最主要的人工辐射来源之一。医疗机构和个人在选择利用放射手段获取诊断和治疗利益的同时,需要注意和防护伴随的辐射损伤效应。本文介绍了医源性辐射及其危害、机体组织的辐射损伤特性和类型、辐射生物效应分子及效应调节研究的进展,简要概述目前临床已经使用或最具应用潜力的辐射防护策略。     

8T CMOS图像传感器质子辐照效应研究

本文对新型8T CMOS图像传感器进行了不同能量的质子辐照实验。由于质子辐照后同时引入电离总剂量(TID)效应和位移损伤剂量（DDD）效应,使得器件参数的退化机理复杂。为了具体区分导致不同参数退化的主要因素,采用等效TID法和等效DDD法。实验得出DDD效应主要引起暗电流的退化,而TID效应主要导致光谱响应的退化,实验结果为辐射环境下图像传感器的加固设计提供了理论依据。     

硅外延平面NPN双极晶体管的总剂量辐射损伤缺陷研究

本文针对国产NPN双极晶体管开展了不同偏置下的总剂量辐照试验。试验结果表明,辐照主要导致双极晶体管的基极电流增加和电流增益降低。同时,NPN晶体管在反向偏置下表现出较零偏下更严重的退化。分析发现,双极晶体管性能退化主要来源于辐射诱生缺陷导致的复合电流增加。最后,基于深能级瞬态谱开展了NPN晶体管发射结的缺陷测试,发现辐射会导致缺陷密度的增加和缺陷能级的改变。     

强辐射环境下CMOS图像传感器噪声对相机分辨率的影响

CMOS图像传感器（CIS, CMOS image sensor）相机是照相装置中常用的成像设备。在核工业环境下的监控过程中,CIS易受γ辐射影响产生噪声,影响图像的成像分辨率,有必要从系统角度评估CIS相机抗辐照能力。通过利用60Co?γ放射源对CIS相机进行辐照实验,分别得到了典型CIS相机的噪声与图像分辨率和辐射剂量的函数关系,进而求出满足相应分辨率条件下CIS相机的辐照剂量上限。研究结果显示,对于相机成像图片目标区域的最小灰度值区域噪声数量占比σ≤2%,CIS相机电离总剂量（total ionizing dose, TID）小于150 krad（Si）,相机分辨率没有明显降低。并且在通过ISO 12233: 2014 eSFR测试相机分辨率中发现,利用基于楔形图获取混淆的开始频率测试法评估辐照相机分辨率参数比SFR测试法更具合理性。     

不同偏置下CMOS SRAM辐射损伤效应

通过对CMOS SRAM器件在7种不同的偏置条件(包括静态偏置和动态读写偏置)下进行电离辐射总剂量效应的研究,获得了不同偏置条件下SRAM器件功耗电流和功能出错数随累积剂量的响应关系。实验结果表明偏置条件对SRAM器件辐射损伤情况有较大影响,相对5种静态偏置,动态读写偏置所受辐射损伤较不敏感,其功能失效阈值也较大;SRAM总剂量效应存在印记现象,辐照时器件存储状态对辐照损伤有一定影响。     

典型VDMOSFET单粒子效应及电离总剂量效应研究

利用252Cf源和60Coγ射线源对典型VDMOSFET进行单粒子效应和电离总剂量效应模拟试验,给出典型VDMOSFET的单粒子烧毁(SEB)、单粒子栅穿(SEGR)效应测量结果以及不同偏置条件下漏源击穿电压随辐照剂量的变化情况。结果表明,VDMOSFET对SEB和SEGR效应以及VDMOSFET漏源击穿电压对电离总剂量效应比较敏感,空间应用时需重点考虑VDMOSFET的抗SEB和SEGR能力;考核VDMOSFET的抗电离总剂量效应能力时对阈值电压和击穿电压等敏感参数应重点关注。     

不同偏置下电流反馈运算放大器的电离辐射效应

在不同偏置条件下,对基于互补双极工艺生产的电流反馈运算放大器（CFA）进行了高低剂量率下的电离辐射效应研究。研究发现,在不同偏置条件下,器件损伤差异明显。在零偏条件下,器件在低剂量率下损伤显著增强,表现为低剂量率损伤增强效应（ELDRS）;在小工作电压下辐照时,器件损伤较小,且不同剂量率之间损伤差异不明显;而在大工作电压下辐照时,器件在高剂量率下的损伤明显大于低剂量率下的损伤,在随后的室温退火中,又恢复到与低剂量率损伤相当的程度,表现为时间相关效应。结果表明,双极器件是否具有ELDRS效应与实验偏置条件有重要关系。     

NAND型Flash存储器总剂量效应实验研究

针对镁光公司的4种NAND型Flash存储器,开展了不同辐照偏置下的总剂量效应实验及不同工艺尺寸器件的静态加电辐照实验。实验结果表明,器件在静态加电和动态辐照偏置下的总剂量效应相似,而与不加电辐照偏置下的总剂量效应不同。不同工艺尺寸器件的敏感参数有相同的变化趋势,由于受其他因素的综合影响,各敏感参数并不随工艺尺寸单调变化。     

双极电压比较器不同条件下总剂量辐射效应

为分析电压比较器在空间辐射环境下的损伤变化规律,对电压比较器在不同偏置和剂量率下的电离辐射效应进行了系统研究。结果表明,电压比较器的多个参数均发生较大变化,且敏感参数与辐照条件有很强的依赖关系。不同偏置的高低剂量率辐照结果显示,比较器的剂量率效应与偏置相关,不同偏置条件下,器件的辐射损伤模式略有不同。     

剂量率对MOS器件总剂量辐射性能的影响

对3种MOS器件在不同模拟源的两种辐照剂量率下进行辐照实验,研究了MOSFET阈值电压随辐射剂量及剂量率的变化关系。对实验结果进行了分析讨论。试验表明：在相同辐射剂量下,低剂量率辐照损伤比高剂量率大。     

双极型运算放大器瞬时电离辐射效应实验研究

建立了运算放大器瞬时电离辐射效应在线测试系统,选取不同带宽、不同压摆率的3种双极型运算放大器,在西北核技术研究所的“强光一号”加速器上进行了实验。结果显示,在相同剂量率下,双极运算放大器的带宽越大、压摆率越高,其输出端口瞬时电离辐射恢复时间越短。分析表明,对于具有内补偿电容的双极运算放大器,其压摆率与补偿电容有关;补偿电容越小,压摆率越大,运算放大器输出端口瞬时电离辐射扰动的恢复时间越短。     

AlteraSRAM型现场可编程门阵列总剂量辐射效应

通过比较不同模块的输出波形、不同源程序的功耗电流以及输出端口的高、低电平随总剂量的变化关系,研究了AlteraSRAM型现场可编程门阵列（FPGA）器件在⁶⁰Coγ源辐照下的总剂量辐射效应。实验结果表明：器件的功能和功耗电流随总剂量的变化不同;不同模块随总剂量的变化关系相似,不同源程序的功耗电流随总剂量的变化趋势一致;总剂量辐照实验时功耗电流可作为判断器件失效的1个敏感参数。     

12位LC2MOS工艺数模转换器总剂量电离辐射效应

为了研究数模转换器在电离辐射环境中的可靠性,选取12位LC₂MOS工艺的数模转换器作为研究对象,使用⁶⁰Co γ射线源对其进行了不同剂量率、不同偏置条件下的总剂量电离辐射效应研究。试验结果表明,LC₂MOS工艺的数模转换器对辐射剂量率非常敏感,高剂量率条件下的辐射损伤较低剂量率条件下的更为显著;不同偏置条件下,其辐射损伤程度也有很大不同,正常工作偏置下的数模转换器辐射损伤较非工作偏置的辐射损伤更为明显。     

不同类型电离辐射对聚醚聚氨酯材料的辐射效应

文章讨论聚醚聚氨酯材料经γ射线和电子束两种电离辐射辐照后的辐射效应。采用气相色谱、差示扫描量热分析和电子自旋共振技术，研究材料经不同类型电离辐射辐照后材料的热性能和自由基强度的变化及其辐解气体产物的种类和G值。结果表明，γ射线和电子束辐照聚醚聚氨酯材料时，二者对材料的作用机理虽相同，但能量淀积方式却不同，导致自由基数量和强度有所不同，同时材料的热性能和辐解气体小分子也存在差异。