2.5辐射效应讲义.pdf

12.5辐射效应本节内容

空间辐射或核辐射环境下的各种电子系统及元器件会受到辐射，

器件特性会发生变化。

辐射环境:

辐射效应:辐射对材料的作用

MOSFET的电离辐射效应：

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12.5辐射效应辐射环境:空间辐射

地球磁场对外层空间带电粒子的捕获作用，所以地球周围形成了高能粒

子组成的环形辐射带

内辐射带：距地面600～6000km，高能质子～100MeV，影响中低轨道卫星

外辐射带：距地心2.万km，高能电子（20keV~1.6MeV)，影响高轨道卫星

累计效应为主：

在辐射环境越久，辐射效应越明显

表示辐射强弱的量：总剂量（材料吸收的能量）

单位：rad

1rad表示每克材料吸收10-5J的能量

不同材料对辐射的吸收不同，需注明材料rad(Si)，

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12.5辐射效应辐射环境:核辐射

核辐射：核爆炸环境和核动力环境

核辐射产生的高能粒子：

快中子流：能量0.5MeV,辐射有效半径

1km～几十km

γ射线：能量～1MeV,辐射有效半径

3km～几百km

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热电磁脉冲：电场10V/m，磁场10A/m，

f=10kHz~100MHz，脉冲间隔10～30ns

瞬态效应为主：

表示辐射强弱的量：剂量率—

单位时间内材料吸收的能量

单位：rad(Si)/s

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12.5辐射效应辐射物理效应:位移效应

辐射粒子与晶格原子碰撞，使晶格原子进入间隙，即发生位移

→产生空位、间隙原子→材料受损伤，且有能量传递

中子辐射造成的位移效应显著：

辐射

中子不带电，能量大，穿透能力强

位移效应会破坏晶体材料的晶格结构和周期性的势场晶格

原子

在禁带中引入新的电子能级，新能级能起到以下作用

少数载流子复合中心→少子寿命↓空位

位移效应对双极器件影响显著：

间隙

位移

杂质补偿中心→多子浓度↓→电阻率↑原子

施主能级上电子或受主能级上空穴易跃迁到诱生能级上

散射中心→载流子迁移率↓

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12.5辐射效应辐射物理效应:电离效应

辐射粒子和电子相互作用，能量传递给电子，电子可摆脱晶格原子

束缚，成为自由电子，原子变为带电离子

辐射

即晶格原子电离→产生自由电子、带电离子

带电离子等同于获得一个空穴，产生自由电子和空穴对晶格