[發明專利]輻射探測電路

有效

• 申請號: 201410594524.8
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN104345328B
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 劉夢新;劉鑫;趙發展;韓鄭生
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G01T1/02
• 分類號: G01T1/02
• 代理公司: 北京漢昊知識產權代理事務所(普通合伙)11370
• 代理人: 朱海波

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種輻射探測電路。

背景技術

在太空中，很多電子設備都會暴露在一定的輻射環境下。為了保證這些電子設備的可靠性，對總劑量輻射的檢測很有必要。因為一旦輻射總劑量超過某一額度，就會導致電子系統的失效。

PMOS總劑量輻射探測器主要包括由特定工藝制成的輻射敏感場效應晶體管。由于輻射后產生的氧化物陷阱與界面陷阱電荷使得MOSFET閾值電壓發生漂移。通過標定閾值電壓漂移量與輻照劑量的關系，測出閾值電壓漂移量得到輻射劑量的大小。一般說來，NMOS輻射后，氧化物陷阱電荷使其閾值電壓發生負向漂移，但是界面電荷使其閾值電壓發生正向漂移；PMOS輻射后產生的氧化物陷阱電荷和界面電荷都使得其閾值電壓負向漂移，因此大部分的總劑量輻射探測電路一般采用PMOS場效應晶體管作為總劑量輻射探測器。

由上述原理可知，可以根據pMOS晶體管閾值電壓產生的變化設計出電路，使之能夠反映出所受總劑量輻射環境的大小。如圖1所示，為現有技術的探測電路示意圖，該讀出電路由四個主要的模塊構成，能夠將模擬信號轉化為數字信號輸出。因此這個探測電路為了滿足某些數字自動化系統而過于復雜。但是在一般的應用中，并不需要AD轉換。

因此，希望提出一種能應用在實驗室中，較為簡單的pMOS總劑量輻射監測電路。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種結構更簡單、功耗更低的輻射探測電路。

本發明提供了一種輻射探測電路，包括：用于感測待測輻射的第一PMOS晶體管；與第一PMOS晶體管連接的第一放大器；不感測待測輻射的第二PMOS晶體管；與第二PMOS晶體管相連的第二放大器；以及比較模塊，用于將第一放大器和第二放大器的輸出進行比較，并將其差值進行放大輸出。

可選地，第一放大器是運算放大器，所述第一PMOS晶體管的源極接電源電壓，漏極連接第一放大器的共模輸入端，柵極連接所述第一放大器的差模輸入端，所述第一放大器的輸出連接所述比較模塊的共模輸入端。

可選地，所述第一PMOS晶體管的柵極和第一放大器的差模輸入端之間存在第一穩流電阻。

可選地，第二放大器是運算放大器，所述第二PMOS晶體管的源極接電源電壓，漏極連接第二放大器的差模輸入端，柵極連接所述第二放大器的共模輸入端，所述第二放大器的輸出連接所述比較模塊的差模輸入端。

可選地，所述第二PMOS晶體管的柵極和第二放大器的共模輸入端之間存在第二穩流電阻。

可選地，第一PMOS晶體管和第二PMOS晶體管配置完全相同，第一放大器和第二放大器的配置完全相同。

可選地，所述第一、第二PMOS晶體管工作于飽和區。

可選地，所述比較模塊包括第三放大器，其輸出信號反映待測輻射的大小。

可選地，所述輻射探測電路還包括穩流模塊，所述穩流模塊用于為第一PMOS晶體管和第二PMOS晶體管的漏極提供相等的穩定電流。

可選地，所述穩流模塊包括：恒定電壓源，其正極連接所述第一放大器的共模輸入端和第二放大器的差模輸入端，負極接地；第三穩流電阻，其一端接恒定電壓源的正極，一端接地；第四穩流電阻，其一端接恒定電壓源的正極，一端接地；所述第三穩流電阻和第四穩流電阻阻值相等。

現有技術的輻射探測電路采用AD轉換。本發明的發明人發現，不用AD轉換，采用模擬器件，同樣能實現準確的輻射探測，這樣結構更簡單、功耗更低。本發明利用PMOS輻射后產生的氧化物陷阱電荷和界面電荷都使得閾值電壓負向漂移的特點，利用閾值電壓漂移量與輻照劑量的關系，用第一PMOS晶體管感測待測輻射。由于待測輻射的影響，使第一PMOS晶體管的輸出偏移，經第一放大器放大。而第二PMOS晶體管是未經受輻射的，它的輸出也經第二放大器放大。第一放大器和第二放大器放大的信號再經比較模塊比較，這個輸出就能夠反映由于輻射的影響造成的第一PMOS晶體管的輸出電壓的偏移，該偏移反映了輻射量。通過這種方式，采用簡單的模擬電路，仍然能夠實現探測待測輻射的目的，達到了以更簡單的輻射、更低的功耗探測輻射的效果。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯。

圖1為現有技術的輻射探測電路示意圖；

圖2根據本發明的實施例的輻射探測電路的結構圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例。