利用西安脈沖反應(yīng)堆（XAPR）的脈沖中子進(jìn)行輻照,在固定發(fā)射極電流下,測量了9種類型三極管的電流-時間響應(yīng)曲線。理論分析認(rèn)為,可將基極電流的時間響應(yīng)分為3個階段:第1階段基極電流隨時間增大而減小,該過程主要受光電流的影響;第2階段基極電流隨時間增大而快速增大,該過程主要受位移損傷缺陷累積作用的影響;第3階段基極電流隨時間增大而減小并趨于穩(wěn)定,該過程主要受位移損傷缺陷短期退火的影響。基于測量的集電極電流和基極電流,計算了三極管的放大倍數(shù)及短期退火曲線。結(jié)果表明,9種類型三極管輻照前后放大倍數(shù)的變化率之比大于2,但短期退火曲線差別較小,最大退火因子為1.2～1.3,遠(yuǎn)小于快堆上得到的短期退火因子2～5。分析認(rèn)為,該結(jié)果是因為加電輻照和XAPR脈寬較長造成的,高載流子密度和長脈寬下,脈沖中子輻照期間缺陷的產(chǎn)生與演化同步發(fā)生,導(dǎo)致有效的缺陷數(shù)量減少,短期退火因子變小。同時,研究發(fā)現(xiàn),短期退火曲線呈指數(shù)衰減,這與缺陷演化的一級動力學(xué)過程相符。 

【文章來源】：現(xiàn)代應(yīng)用物理. 2020,11(04)

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

晶體管電流測試電路原理圖

圖2為反應(yīng)堆運(yùn)行方提供的瞬發(fā)反應(yīng)性為2 280 pcm時的脈沖中子時間波形,其脈沖有效寬度約為13. 6 ms。利用活化箔伴隨測量輻照過程中器件接受的中子注量,結(jié)果表明,當(dāng)引入瞬發(fā)反應(yīng)性為2 280 pcm時,樣品接受的1 MeV等效中子注量(En≥0.01 MeV)約為1.5×1013 cm-2。不同發(fā)次脈沖的脈寬和中子注量的重復(fù)性均較好。根據(jù)圖2估算,峰值中子注量率可達(dá)1.1×1015 cm-2·s-1。假設(shè)中子和伴隨γ的時間譜完全一致,根據(jù)n/γ比可推算伴隨γ的總吸收劑量約為19 Gy(Si),γ吸收劑量率峰值約為1.4×103 Gy(Si)·s-1。4 試驗結(jié)果及分析

圖4給出了按式(8)計算得到的9種類型晶體管在XAPR上的短期退火曲線。計算中,hFE(∞)由表2中的hFE(after)代替。由圖4可見,不同類型晶體管的短期退火曲線差別較小,退火因子最大值為1.1～1.3,最大值對應(yīng)的時刻約為30 ms。SP1和P3的退火因子最大值均約為1.3,P1的退火因子最大值約為1.2,其他類型晶體管的退火因子最大值約為1.1。與SPR[1,3,4]及CFBR-Ⅱ[15-16]快堆上得到的短期退火因子相比,在XAPR上獲得的短期退火因子偏小。分析認(rèn)為,這是因為加電輻照和XAPR的脈寬較長導(dǎo)致的。SPR的脈寬約為100 μs,CFBR-Ⅱ的脈寬約為200 μs,而XAPR的脈寬大于10 ms。本項目組前期開展的數(shù)值模擬研究表明,電子濃度的增加可以明顯加速P型硅材料中間隙原子的擴(kuò)散能力,加快間隙原子的演化速度,進(jìn)而加快短期退火的速度[24]。圖5為數(shù)值模擬得到的2種電子密度及不同脈寬下P型硅材料的短期退火曲線。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]雙極晶體管的瞬時中子輻射損傷規(guī)律試驗研究[J]. 魯藝,邱東,李俊杰,鄒德惠,榮茹.  核技術(shù). 2015(09)
[2]反應(yīng)堆脈沖中子和γ射線輻照SiGe HBT器件的退火因子及典型直流參數(shù)測量分析[J]. 劉書煥,郭曉強(qiáng),李達(dá),林東生,江新標(biāo),朱廣寧,陳偉,張偉,周輝,邵貝貝,李君利.  核技術(shù). 2007(09)
[3]西安脈沖堆瞬態(tài)運(yùn)行試驗研究[J]. 黃文樓,鄧圣,付正中,何紹群,黃禮淵,賀笛,宋鍵.  核動力工程. 2002(06)
[4]雙極晶體管脈沖中子輻射效應(yīng)─瞬時退火實驗研究[J]. 蔣英杰,賈溫海,趙汝清,楊懷民.  核電子學(xué)與探測技術(shù). 1996(01)



本文編號：3492992