Synergistic effects of neutron and gamma ray irradiation of commercial CHMOS microcontroller

This paper presents the experimental results of a combined irradiation environment of neutron and gamma rays on 80C196KC20, which is a 16-bit high performance member of the MCS96 microcontroller family. The electrical and functional tests were made in three irradiation environments: neutron, gamma rays, combined irradiation of neutron and gamma rays. The experimental results show that the neutron irradiation can affect the total ionizing dose behaviour. Compared with the single radiation environment, the microcontroller exhibits considerably more severe degradation in neutron and gamma ray synergistic irradiation. This phenomenon may cause a significant hardness assurance problem.     

基区表面势对栅控横向PNP晶体管中子位移损伤的影响

通过在常规横向PNP晶体管基区表面氧化层上淀积栅电极,制作了可以利用栅极偏置调制基区表面势的栅控横向PNP晶体管。对无栅极偏置电压和偏置电压分别为-10V和10V的栅控横向PNP晶体管,在西安脉冲反应堆上开展注量为2×1012,4×1012,6×1012,8×1012,1×1013 cm-2的中子辐照实验,研究基区表面势的增加和降低对栅控横向PNP晶体管中子位移损伤退化特性的影响。研究结果表明,基区表面势的增加引起栅控横向PNP晶体管共射极电流增益倒数的变化量随辐照中子注量的退化速率增加,基区表面势的降低对位移损伤退化速率无明显影响。     

10位CMOS数模转换器在中子和γ混合环境下的综合辐射效应

研究了在反应堆中子和γ射线综合辐照环境下CMOS工艺10位数模转换器(DAC)的辐射效应。通过对DAC在γ辐射环境、中子辐射环境、中子和γ混合辐射环境以及中子预辐照后进行γ射线辐照下的效应对比发现,在中子和γ混合辐射环境下会产生电离总剂量效应加剧现象,即一定混合程度的中子和γ同时辐照会增强CMOS器件的辐射效应。     

CMOS电路瞬态辐照脉冲宽度效应的实验研究

 在“强光一号”加速器上,对两种CMOS反相器和一种CMOS存储器进行了长脉冲状态和短脉冲状态下的辐照实验,测量了CMOS电路的瞬时辐照效应规律,得到了CMOS电路辐射损伤阈值与脉冲宽度的关系,分析了CMOS电路在不同脉冲宽度下的效应差异。实验结果表明：CMOS电路的辐射损伤阈值随脉冲宽度的增加而降低,在20 ns的脉冲宽度辐照下,CMOS反相器4007和4069的闩锁阈值大约为150 ns脉冲辐照下的2倍,CMOS存储器6264的翻转阈值在20 ns脉冲宽度辐照下为150 ns脉冲宽度辐照下的3倍。     

不同γ脉冲宽度下CMOS电路闩锁阈值的数值模拟

采用MEDICI软件,用电流注入和X射线辐照两种方法,对瞬态辐照引起的CMOS电路的闩锁特性进行模拟,研究了闩锁阈值与脉冲宽度的关系;将计算结果与实验测量结果进行比较,结果表明:随着脉冲宽度的增加,辐射损伤的剂量率阈值随之降低,而辐射损伤的总剂量阈值随之增加,CMOS电路的剂量率闩锁阈值与脉冲宽度的倒数成正比.     

典型双极能隙基准源的瞬时电离辐射效应分析

分析了典型双极型二管和三管能隙基准源受瞬时电离辐射后的输出响应,以及以双极能隙基准源为基本电路的集成稳压器的瞬时辐射效应,并对含典型三管能隙基准源的集成稳压器L7805芯片进行了瞬时电离辐射实验验证。实验结果表明,基准源受辐射后输出电平降至零电平附近,致使稳压器输出降低,并且电平恢复时间与剂量率成对数关系,与理论分析结果一致。     

晶体管中子损伤常数的测量以及不确定度分析

在西安脉冲反应堆上,利用自建的晶体管放大倍数在线测试系统测量了型号为2N2222A的晶体管放大倍数,获得了放大倍数随中子注量的变化曲线。晶体管放大倍数的倒数和中子注量之间有良好的线性关系,利用最小二乘法对该线性关系进行拟合,得到晶体管的中子损伤常数。重点在于对损伤常数不确定度的评定。详细给出了不确定度评定的过程,分析了过程中的各种不确定度来源并对它们逐一进行了计算。不确定度评定的难点在于利用最小二乘法拟合损伤常数过程中如何同时考虑自变量和因变量的不确定度。这个问题在实际问题中很少被碰到。并引入迭代的思想,在现有的数据处理工具基础上简单有效地解决了该问题,避免了复杂运算。     

基于晶体管测量的中子注量在线实时测量系统

利用晶体管直流放大倍数的倒数与中子注量呈线性关系这一特点,使用晶体管作为在线中子注量测量的探测器,建立了以计算机、GPIB总线、矩阵开关、任意波形发生器、数字示波器等硬件为基础,基于LabVIEW软件平台的中子注量在线实时监测系统。在西安脉冲反应堆中子辐射场中,开展了标定实验研究,建立的中子注量在线实时监测系统实现了空间分布的中子注量实时测量,利用该套系统得到了XAPR和CFBR-Ⅱ的等效损伤系数。     

氧化物正电荷影响下半导体空间电势的近似解析解研究

建立了半导体空间电势与界面氧化物正电荷之间联系的解析表达式。从一维情况下精确的泊松方程及其边界条件出发,对N(P)型硅半导体中的泊松方程作积累(耗尽)近似,根据德拜屏蔽效应对边界条件作截断近似,得到了氧化物正电荷影响下两种类型半导体内电势的近似解析解。另外,还进行了精确数值计算,并将它与近似解析解的结果进行比较,结果表明,当氧化物正电荷增加到使P型半导体发生强反型后,近似解不再成立。根据强反型的条件,给出了P型半导体中近似解的适用范围。