Физика \ Воздействие излучений на вещество

Влияние ионизирующего излучения на параметры изделий электронной техники: Методические разработки, страница 12

  1. понять механизмы взаимодействия излучения с электронными материалами и роль этих эффектов в отказе прибора;
  2. определить реакцию конкретных типов приборов, знание которой можно было бы использовать при отборе изделий для конкретных систем;
  3. определить годность производственных партий для развертываемых систем.

Рекомендации по повышению радиационной стойкости интегральных микросхем

 На рис. 8. приведены зависимости нормированного коэффициента, передачи тока h21Э транзисторов (кривая 1) и нормированного коэффициента, усиления напряжения КУ,И (кривая 2) для ИМС от интегрального потока облучения нейтронами. Эти зависимости по форме аналогичны зависимостям для дискретных транзисторов и иллюстрируют монотонное уменьшение коэффициента усиления по мере набора интегрального потока. Такие параметры этих же ИМС, как IK, UBХ, UВЫХ изменяются не значительно в том же диапазоне потоков, в котором значительно изменяется h21Э.

Рис. 8. Зависимость нормированного коэффициента передачи тока транзистора h21Э/h21Э0 (1) и нормированного коэффициента усиления напряжения Kу,и/Ку,и0 (2) для ИМС от интегрального потока нейтронов.

 Заметное изменение в процессе облучения испытывают также динамические параметры ИМС. Как правило, такой важный параметр, как быстродействие логических ИМС, выполненных на насыщенных транзисторах, несколько улучшается на начальных стадиях облучения (за счет уменьшения глубины насыщения), но при больших дозах облучения начинает ухудшаться. При значительных дозах происходит резкое увеличение времени нарастания tНАР, времени задержки включения tЗД1,0 и времени спада t CП.   Возрастание  tЗД1,0 в процессе облучения происходит из-за изменения крутизны нарастания фронта и незначительного изменения постоянной заряда паразитных емкостей ИМС. Увеличение tНАР, выходного импульса объясняется уменьшением коэффициента усиления активных транзисторных элементов.  Изменения импульсных параметров ИМС при облучении tЗД1,0 ,tНАР,,t CП .различных видов ИМС могут быть весьма разнообразны. Однако имеется общая особенность - всегда происходит незначительное увеличение  tЗД1,0,tНАР   и резкое уменьшение tРАС .В конечном счете это приводит к увеличению времени включения tВКЛ и уменьшению времени выключения tВЫКЛ ИМС. На рис. 9 показан характер изменения импульса выходного напряжения ИМС, облученной различными интегральными потоками протонов. Как видно из рисунка, при облучении tРАC уменьшается более, чем на порядок, а - tЗД1,0 возрастает на 25%. Существенное изменение испытывает также форма выходного импульса ИМС.

Рис. 9. Характер изменения импульса выходного напряжения ИМС при облучении протонами: 1 – входной импульс; 2 – выходной импульс до облучения; 3-7 – выходной импульс после облучения потоком протонов

 В настоящее время не существует единой точки зрения в вопросе о выборе методов повышения радиационной стойкости ИМС, но можно сделать попытку сформулировать следующие наиболее общие требования при разработке радиационно-стойких микросхем:

  •  -уменьшение отношения числа активных элементов ИМС к числу пассивных;
  • - уменьшение рассеиваемой в ИМС мощности, т.е. в конечном счете - уменьшение уровней инжекции в активных элементах;
  • - повышение универсальности ИМС, т.е. расширение (особенно для логических ИМС) числа функциональных возможностей;
  • - снижение зависимости выходных параметров ИМС от величины коэффициентов усиления входящих в ее состав транзисторов.
Скачать файл