發(fā)布時(shí)間：2021-10-25 08:51

　　空間輻射環(huán)境中存在著多種高能質(zhì)子、電子、重離子以及高溫等離子體等各種帶電粒子,這些帶電粒子會(huì)與航天器設(shè)備中電子元器件的半導(dǎo)體材料相互作用,造成器件損傷,通常表現(xiàn)為邏輯狀態(tài)翻轉(zhuǎn)、功能失效甚至元器件的燒毀,一般稱(chēng)這類(lèi)效應(yīng)為單粒子輻射效應(yīng)（SEE）,如何準(zhǔn)確、有效評(píng)估此類(lèi)效應(yīng)是十分必要的。傳統(tǒng)ADC器件的單粒子輻照試驗(yàn)檢測(cè)系統(tǒng)通�；谛盘�(hào)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸入及電源供電,利用邏輯分析儀的觸發(fā)功能監(jiān)控并抓取單粒子輻照時(shí)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）器件的輸出數(shù)據(jù)信號(hào)跳變;該系統(tǒng)信號(hào)鏈路復(fù)雜,易受試驗(yàn)環(huán)境的干擾,不便攜帶和功能擴(kuò)展。鑒于此,本文針對(duì)空間應(yīng)用的高可靠ADC器件,基于虛擬設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列,設(shè)計(jì)了一款集成片上系統(tǒng)（System on Chip,SOC）控制方案的單粒子輻照試驗(yàn)檢測(cè)系統(tǒng),用以監(jiān)控高可靠ADC器件單粒子輻射效應(yīng)、評(píng)估其抗單粒子輻射能力。該方案結(jié)合FPGA可編程資源豐富（特別是I0資源）和SOC程序開(kāi)發(fā)便捷靈活的優(yōu)點(diǎn),下位機(jī)體積小、重量輕、成本低,便于轉(zhuǎn)運(yùn)及攜帶;下位機(jī)與上位機(jī)之間的通訊采用USB2.0接口通訊,與試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境兼容性高,通過(guò)串口可有效實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)真空腔體內(nèi)... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院大學(xué)人工智能學(xué)院)北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

太陽(yáng)宇宙射線示意圖

美國(guó)科學(xué)家范？艾倫（Ｖａｎ?Ａｌｌｅｎ）在１９５８年首次發(fā)現(xiàn)的，因此又被稱(chēng)為范？艾??倫輻射帶（Ｖａｎ?Ａｌｌｅｎ?Ｂｅｌｔ，?ＶＡＢ），其主要成分由電子、質(zhì)子以及少量的重離子??構(gòu)成。從圖１－４可以看出，范？艾倫輻射帶是一個(gè)圍繞著地球的多層環(huán)狀高能??粒子輻射帶。??ｆ?．?＇?外帶??：ｒ：??范艾倫探瀏器－??圖１－４范？艾倫輻射帶??銀河宇宙線（ＧＣＲ）是宇宙空間環(huán)境中的高能粒子流，是來(lái)自太陽(yáng)系以外的帶??電粒子，是由能量很高、通量很低的帶電粒子組成，其中８５％為質(zhì)子，１４％為ａ??粒子以及１％的重離子，其能量范圍在Ｍｅ?Ｖ到Ｇｅ?Ｖ之間。??單粒子效應(yīng)的研究始于上世紀(jì)８０年代，研究表明，當(dāng)高能粒子攜帶的能量??達(dá)到３．６ｅＶ時(shí)，其入射到半導(dǎo)體器件中，能量被硅材料吸收后，正好是產(chǎn)生一個(gè)??電子－空穴對(duì)所需的能量，在器件的靈敏區(qū)收集到臨界電荷Ｑｃ，需要的最小沉積??能量為：??Ｅｍｉｎ＝２２．５＊Ｑｃ／５Ｒ（ＭｅＶ）ｔ４１＇［５］??４??

圖中標(biāo)記ＤＲ的區(qū)域?yàn)楹谋M區(qū)，單粒子效應(yīng)的靈敏區(qū)為ｐ型ＭＯＳ管的漏極??和ｎ型ＭＯＳ管的漏極。高能粒子徑跡Ｉ穿過(guò)Ｐ＋漏極區(qū)域中心，徑跡ＩＶ穿過(guò)Ｎ＋??漏極區(qū)域中心；粒子徑跡ＩＩ只穿過(guò)Ｐ＋漏極的耗盡區(qū)，粒子徑跡ＩＩＩ只穿過(guò)Ｎ＋漏??極的耗盡區(qū)。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)觀測(cè)到，在耗盡區(qū)內(nèi)的粒子徑跡（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、??ｈ）最靈敏，分別是ｐ型ＭＯＳ管漏極耗盡區(qū)內(nèi)的ｂ段和ｎ型ＭＯＳ管的漏極耗盡??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]集成電路總劑量加固技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 印琴,蔡潔明,劉士全,徐睿.  太赫茲科學(xué)與電子信息學(xué)報(bào). 2017(01)
[2]基于Altera SoC FPGA的圖像采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 聶永軍,徐光輝,鄭國(guó)建.  單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用. 2016(04)
[3]空間輻射環(huán)境工程的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 沈自才,閆德葵.  航天器環(huán)境工程. 2014(03)
[4]FPGA的模塊化設(shè)計(jì)方法[J]. 張松,李筠.  電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào). 2014(05)
[5]宇航用SRAM存儲(chǔ)器單粒子效應(yīng)試驗(yàn)研究[J]. 曹暉,鄭淵,劉偉鑫,吾勤之.  上海航天. 2013(03)
[6]Research on single event transient pulse quenching effect in 90 nm CMOS technology[J]. QIN JunRui*,CHEN ShuMing,LIU BiWei,CHEN JianJun,LIANG Bin & LIU Zheng School of Computer Science,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China.  Science China（Technological Sciences）. 2011(11)
[7]SRAM單粒子效應(yīng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)[J]. 高山山,蘇弘,孔潔,千奕,童騰,張戰(zhàn)剛,劉杰,侯明東,孫友梅.  核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù). 2011(02)
[8]HI-13串列加速器重離子單粒子效應(yīng)專(zhuān)用輻照裝置研制進(jìn)展[J]. 沈東軍,郭剛,史淑廷,陳泉,惠寧,劉建成,蔡莉,王慧,高麗娟.  中國(guó)原子能科學(xué)研究院年報(bào). 2009(00)
[9]基于Verilog的FPGA與USB2.0高速接口設(shè)計(jì)[J]. 袁衛(wèi),張冬陽(yáng).  現(xiàn)代電子技術(shù). 2009(01)
[10]一種聲吶仿真系統(tǒng)中的高速USB接口設(shè)計(jì)[J]. 白漢斌,龐凌,賀富強(qiáng),張明敏.  武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版). 2008(06)

碩士論文
[1]10位高速流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的研究[D]. 薛亮.清華大學(xué) 2004
[2]高速�！獢�(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）部份參數(shù)的動(dòng)態(tài)測(cè)試研究[D]. 蔣和全.電子科技大學(xué) 2000



本文編號(hào)：3457059