【摘要】：近年來,航天事業(yè)的快速發(fā)展帶動著對電子學(xué)器件更高的抗輻射要求。DSP(Digital Signal Proccessing)在空間光通信等航天領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。近年來,航天事業(yè)的快速發(fā)展帶動著對電子學(xué)器件更高的抗輻射要求,其中總劑量效應(yīng)(Total Ionizing Dose,TID)是器件長期處于輻射環(huán)境下的累積結(jié)果,表現(xiàn)為器件參數(shù)、功能退化甚至失效,這在很大程度上決定器件的工作壽命。本文針對商用DSP的總劑量效應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)的建模仿真研究。本文從器件的微觀損傷機(jī)理出發(fā),逐級向上進(jìn)行仿真分析,最終獲得電路級數(shù)據(jù),從而對器件總體的抗輻射能力作出評價。主要內(nèi)容有:剖析了深亞微米工藝集成電路的損傷機(jī)理,利用TCAD工具仿真了MOSFET的總劑量效應(yīng);采用晶體管分離的思想,利用數(shù)據(jù)擬合方式從TCAD仿真結(jié)果分離出寄生集體管I-V特性;通過輻射理論和單元寄生晶體管疊加的理論推導(dǎo)出寄生體管模型,獲得了n溝MOSFET的總劑量效應(yīng)模型,并把單管輻射模型整合到仿真器中�；贖spice軟件對DSP敏感單元電路工作特性進(jìn)行了仿真,包括CMOS反相器、CMOS傳輸門、SRAM存儲單元、一位全加器以及觸發(fā)器電路,并對仿真結(jié)果給出定性和定量分析。綜合各部分仿真結(jié)果,對商用DSP的整體失效劑量節(jié)點做出了初步推斷,并利用相關(guān)實驗數(shù)據(jù)驗證了仿真結(jié)果的合理性。本文從電路級仿真的角度研究了DSP的總劑量效應(yīng),研究方法具有很好的適用性,可以為今后其他器件的地面輻照實驗提供指導(dǎo)和參考。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN386;TP332;V443
【圖文】：

來自地球俘獲帶、太陽宇宙射線（Solar Cosmic Ray，SCR，包括太陽耀斑和太陽風(fēng)）和銀河宇宙射線（Galactic Cosmic Ray，GCR），其主要的成分是電子、質(zhì)子和少量的重離子等，示意圖如圖2-1 所示。這些帶電粒子有的被地球磁場或大氣俘獲而形成輻射帶，有的粒子則帶有相當(dāng)大的能量和貫穿力。因此，應(yīng)該充分考慮輻射效應(yīng)對航天器中的電子系統(tǒng)（元器件）的影響。在高能粒子的轟擊下，航天器表面的元件會發(fā)生性能退化甚至失效，材料會出現(xiàn)充放電效應(yīng)造成電弧擊穿等。在航天器外部的電子元器件主要是受輻射粒子的累積能量引起的損傷，航天器內(nèi)部電子學(xué)器件的損傷，主要是貫穿粒子在半導(dǎo)體材料中的造成電荷累計或位移效應(yīng)，也可能是重離子引起瞬時效應(yīng)的損傷[33]。圖 2-1 空間輻射環(huán)境分布示意圖2.1.1. 地球俘獲帶地球附近存在的高能帶電粒子會被地球磁場俘獲，形成了一個粒子集中的區(qū)域

范·艾倫輻射帶的剖面結(jié)構(gòu)示意圖

圖 2-3 內(nèi)、外范·艾倫帶示意圖位于赤道上方大約600km ~ 10000km 的高度之間，并置，輻射強(qiáng)度與高度相關(guān)，中心強(qiáng)度峰值高度約 3。因受地磁場的控制，內(nèi)輻射帶相對比較穩(wěn)定，太陽化是大多數(shù)粒子密度瞬態(tài)變化的原因。內(nèi)輻射帶中主

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2761769