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XJIPC OpenIR  > 材料物理与化学研究室  > 学位论文
题名: 线性稳压器的辐射效应及加速评估方法研究
作者: 邓伟
答辩日期: 2013-05-27
导师: 陆妩
专业: 微电子学与固体电子学
授予单位: 中国科学院大学
授予地点: 北京
学位: 硕士
关键词: 线性稳压器 ; 低剂量率损伤增强效应加速评估方法线性稳压器 ; 低剂量率损伤增强效应加速评估方法60 Co γ 辐照
摘要:
现代航天技术的发展突飞猛进,越来越多的半导体器件和集成电路工作在苛刻、复杂的空间辐射环境中。受空间辐射的影响,电子器件轻者性能退化,重者功能完全 失效,给空间电子系统的可靠性带来严重的威胁。然而,空间电子器件种类繁多,不同结构、不同工艺、不同厂家器件的辐射效应及辐射效应差异还有待大量研究, 所以选择一种空间常用电子器件进行系统的辐射效应研究显得十分有必要。此外,受空间低剂量率(10-4-10-6Gy(Si)/s)电离辐射影响,大多数 双极器件会表现出在低剂量率辐照下的损伤比高剂量率辐照下的损伤大的现象。若采用实际空间环境的典型剂量率(10-6-10-4Gy(Si)/s)来对空 间电子元器件进行抗辐射能力评估,不仅成本高,而且耗时长。而实验室常采用0.5-3Gy(Si)/s的剂量率来评估双极器件和集成电路,由于低剂量率损 伤增强效应的存在,这种评估结果显然与电子元器件在实际空间低剂量率下的抗辐射能力严重不符,从而给航天器电子系统的可靠性及寿命带来严重威胁。因此找到 一种可靠、高效的双极电路的低剂量率损伤增强效应的加速评估方法十分重要。 本文主要包括以下二方面内容: 一方面,双极线性稳压器作为空间电子系统中电源器件的重要一员,对其进行辐射效应和损伤机理的研究十分重要。国内外已早有对某些特定工艺和特定类型的线性 稳压器的辐射效应的研究,然而线性稳压器的种类繁多,不同类型、不同工艺、不同厂家、不同型号的线性稳压器的辐射效应有何不同和造成其辐射损伤差异的主要 原因还有待深入研究。为此,本文对多种类型、多种工艺、多种厂家、多种型号的商业线性稳压器进行了多种辐照偏置下、不同剂量率的60Coγ电离辐射效应的 研究。对实验样品的实验数据分析后发现:1.辐射敏感参数:对不同工艺线性稳压器的辐射效应研究发现,输出电压变化百分比、线性调整率、负载调整率、压降 电压、使能端关断电压、输入端电流等都可以作为线性稳压器的辐射敏感参数。2.辐照偏置的影响 :对于双极线性稳压器,在零偏偏置辐照时的损伤均比工作偏置辐照损伤大;对于Bi-CMOS、DMOS、CMOS工艺的线性稳压器加电偏置(工作偏置或 Off偏置)为辐射损伤最劣偏置,且零偏偏置辐照时线性稳压器在辐照前后性能基本不变。3.辐照剂量率的影响:①零偏偏置辐照时,对于双极线性稳压器,在 低剂量率辐照下的损伤比高剂量率辐照大,都表现出低剂量率损伤增强效应,而对于非双极工艺线性稳压器在零偏偏置时在辐照时电参数基本不发生变化;②工作偏 置辐照:不同的线性稳压器表现出不同的剂量率效应,如三款不同厂家的线性稳压器LM317在工作偏置下表现出时间相关效应,而LM1086和LP2985 线性稳压器在工作偏置下表现出低剂量率损伤增强效应。 另一方面,本课题组在大量加速低剂量率损伤增强效应评估方法研究的基础上,最早提出了变温辐照加速评估方法。利用这种方法,不仅可以对纯双极、JFET输 入的运算放大器及多种工艺的NPN双极晶体管是否具有低剂量率损伤增强效应进行快速鉴别,而且还进行了成功的加速评估。但是,前期的变温辐照方法仅用于对 一种偏置条件的评估,且变温辐照加速评估方法的普适性还需要各种器件来进行验证。因此,本文对标准型、准低压差型、低压差型双极线性稳压器进行了变温 60Coγ辐照实验,结果显示:不管在哪种偏置状态下,对于具有低剂量率损伤增强效应的器件,变温辐照的损伤都要明显大于室温高剂量率辐照的损伤,甚至变 温辐照能够准确的模拟出线性稳压器在低剂量率辐照下的损伤;另外,对于具有时间相关效应的器件,变温辐照下的损伤比高剂量率辐照下的损伤小。文中我们从 Si/SiO2结构的内部对变温辐照方法的评估结果和作用机理进行了分析。
英文摘要: With the rapidly development of modern space techniques, more and more semiconductor devices and integrated circuits are working in a harsh, complex radiation environments. With the impacts of space radiation, electronic devices perform either degradation or function failure, which is seriously threaten to the reliability of space electronic system. However, for a wide range of the electronic devices used in the space,the radiation effects with different structure by different process from different manufacturer remain not to be clear enough. So, it is necessary to have a systematic study on the radiation effects of electronic devices. In addition, by a low dose rate (10-4-10-6Gy (Si)/s) irradiation, damages of the most bipolar devices are enhanced more than that of high dose rate case.
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.xjipc.cas.cn/handle/365002/2503
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作者单位: 中国科学院新疆理化技术研究所

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邓伟. 线性稳压器的辐射效应及加速评估方法研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2013.
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