双极电压比较器电离辐射损伤及剂量率效应分析 - 物理学报.pdf

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 63, No. 2 (2014) 026101 双极电压比较器电离辐射损伤及剂量率效应分析 马武英 陆妩 郭旗 何承发 吴雪 王信 丛忠超 汪波 玛丽娅 1)(中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室, 新疆电子信息材料与器件重点实验室, 中国科学院新疆理化技术研究所, 乌鲁木齐 830011) 2)(中国科学院大学, 北京 100049) ( 2013 年8 月13 日收到; 2013 年9 月25 日收到修改稿) 为了对双极电压比较器在电离辐射环境下的损伤变化特征及其剂量率效应进行研究, 选择一组器件, 在 不同偏置条件下进行 Co 高低剂量率的辐照和退火试验. 结果表明: 电压比较器的电源电流、偏置电流及 失调电压等多个关键参数都有不同程度的蜕变; 偏置条件对于电压比较器的辐射响应有很大影响; 此外, 不同 公司生产的同种型号电路表现出不同的剂量率效应; 通过对测试结果分析, 系统地讨论了各参数变化的原因, 并结合电离损伤退火特性, 探讨了各剂量率效应形成的机理. 研究结果对工程应用考核提供了参考, 而且为 设计抗辐射加固器件提供了依据. 关键词: 双极电压比较器, Co 辐照, 剂量率效应, 辐射损伤 PACS: 61.80.–x, 85.40.e, 61.80.Ed DOI: 10.7498/aps.63.026101 拟器件在低剂量率下的损伤明显大于高剂量率下 1 引 言 的损伤, 表现出低剂量率辐射损伤增强效应, 这也 5−10 为双极器件的航天应用和评估带来新的挑战 . 电压比较器被广泛用于模数接口、自动控制、 然而, 关于同一型号、不同公司的电压比较器的辐 电平监测以及波形变化等领域, 是航天电子器件 射效应并未见报道. 另外, 考虑到空间应用中器件 不可或缺的一员. 然而, 工作在这些电离辐射环境 处于备用及工作状态, 故有必要对不同偏置条件下 中的半导体器件, 不可避免地要遭受电离辐照的 的损伤机理及辐射效应进行研究. 因此, 为便于分 影响. 电离辐照引起晶体管基极电流增加, 增益减 析电压比较器的损伤规律, 寻找损伤敏感参数, 探 少等, 这些参数对于电压比较器有着至关重要的 讨不同偏置和不同剂量率下的损伤差异, 选择了 作用, 它们的蜕变将严重影响电压比较器参数的 不同公司生产的同种型号电压比较器, 进行了不 1 2 同偏置条件下高低剂量率的电离辐照及室温退火 变化, 甚至导致功能失效 . 国外对电压比较器 的电离辐射效应给予了充分的关注, 已有大量关 试验. 3 4 于其在辐射环境中损伤变化的研究报道 . 然 而, 这些研究只关注某一参数的变化, 这虽反映出 2 典型比较器简介 电压比较器在电离辐射环境下的变化, 却不能反映 出其具体的损伤蜕变模