[發明專利]輻射探測電路

有效

• 申請號: 201410645500.0
• 申請日: 2014-11-10
• 公開（公告）號: CN104391315A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 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，尤其涉及一種新型PMOS總劑量輻射探測電路。

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都選擇采用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。

發明內容

本發明旨在提出一種能應用在實驗室中、較為簡單的輻射監測電路。

本發明提供了一種輻射探測電路，包括：輻射敏感電流源單元，所述輻射敏感電流源單元包含至少一個輻射敏感PMOS管，用于感測待測輻射，從而產生隨輻射量變化的參考電流；電流鏡單元，用于復制輻射敏感電流源單元產生的參考電流；電壓輸出單元，用于將電流鏡單元輸出的電流放大，并轉換為電壓輸出，從該電壓反映待測輻射。

本發明的發明人發現，在一般的應用中,并不需要AD轉換。因此，本發明不用AD轉換而用一種模擬的方式，通過采用電流鏡復制由輻射敏感PMOS管所產生的電流，并轉換為電壓放大輸出，實現了將輻射引起的微小的閾值電壓變化轉變成較大的輸出電壓變化，使得對輻射總劑量的檢測變得簡便易行，減小了電路復雜度，克服了本領域電子器件的輻射探測電路必須用AD轉換的技術偏見。

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PMOS總劑量輻探測電路示意圖；

圖2根據本發明的實施例的PMOS總劑量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。

所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現本發明的不同結構。為了簡化本發明的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。當然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發明。此外，本發明可以在不同例子中重復參考數字和/或字母。這種重復是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關系。此外，本發明提供了的各種特定的器件和結構的例子，但是本領域普通技術人員可以意識到其他器件的可應用于性和/或其他結構的使用。

根據本發明的一個方面，提供了一種PMOS總劑量輻射探測電路。下面，將通過本發明的一個實施例對圖2所示的PMOS總劑量輻射探測電路進行具體描述。如圖2所示，本發明所提供的PMOS總劑量輻射探測電路包括：

輻射敏感電流源單元、電流鏡單元和電壓輸出單元，當所述輻射探測電路受到輻射后，輻射敏感電流源單元輸出的參考電流發生變化，電流鏡單元將此變化的參考電流復制，并輸出給電壓輸出單元，電壓輸出單元放大此參考電流并轉換為電壓輸出，下面分別對這三部分結構進行具體介紹。

輻射敏感電流源單元，所述輻射敏感電流源單元包含至少一個輻射敏感PMOS管201(Radiation?Sensitive?PMOS1)，用于產生隨輻射劑量變化的參考電流I_ref。所述輻射敏感PMOS管在受到輻射后會產生氧化物陷阱與界面陷阱電荷，這就會使得其閾值電壓發生負向漂移，根據PMOS晶體管飽和區的電流公式：