[發(fā)明專利]雙極器件位移損傷引起的性能退化的等效評價方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810135800.2
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108334706B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李興冀;楊劍群;劉超銘;董尚利
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367;G06F111/08
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 畢雅鳳

雙極器件位移損傷引起的性能退化的等效評價方法，涉及在軌雙極器件的性能退化評價技術(shù)，為了滿足針對不同類型輻照源的雙極器件輻射損傷進行等效評價的需求。基于地面異種粒子輻照源，確定位移損傷引起的性能退化與位移吸收劑量的函數(shù)關(guān)系曲線；針對特定軌道和任務(wù)要求計算該軌道下的電離吸收劑量D_I和位移吸收劑量D_D，當(dāng)雙極器件以位移損傷為主時，根據(jù)函數(shù)關(guān)系曲線找到該位移吸收劑量D_D所對應(yīng)的性能退化情況，完成在軌雙極器件的性能退化評價。本發(fā)明適用于等效評價在軌雙極器件的性能退化情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雙極器件位移損傷等效評價方法。

背景技術(shù)

由于空間各種高能帶電粒子的存在，在軌飛行航天器不可避免地會受其影響，而電子器件在服役過程中受到的影響尤為突出。空間高能帶電粒子包括電子、質(zhì)子及重離子。電子器件損傷主要包括電離輻射效應(yīng)、位移輻射效應(yīng)、單粒子效應(yīng)及其交互作用(例如電離位移協(xié)同效應(yīng))。在苛刻的空間環(huán)境下，不同的帶電粒子對電子器件造成不同的性能損傷，這些損傷輕則引起器件性能退化，重則造成航天器整體失效，因此對于電子器件輻照損傷的機理研究不容忽視。

雙極晶體管具有良好的電流驅(qū)動能力、噪聲特性、線性度以及優(yōu)良的匹配特性等優(yōu)點，在模擬電路、混合集成電路和BiCMOS電路等多種電子電路中有著重要的應(yīng)用。這些電路及分立雙極晶體管是廣泛地應(yīng)用于空間輻射環(huán)境中的重要儀器。因此，通過地面模擬試驗進行電子器件在不同條件下的損傷形式及機理分析、壽命預(yù)測等成為航天用電子器件一大重要研究課題。

對于帶電粒子輻射環(huán)境下雙極器件輻照損傷及機理的研究中，通過一系列地面模擬已實現(xiàn)了例如低劑量率(ELDRS)效應(yīng)研究、雙極晶體管退火效應(yīng)的研究、偏置或不同工藝對晶體管輻照效應(yīng)的研究等。但是，在輻照源的選取上采用的是固定變量的研究手法，即控制單一輻照源。例如，對電子器件進行輻照試驗，從而分別進行不同影響因素下器件內(nèi)電離損傷或位移損傷的機理分析。然而，在實際空間環(huán)境中，各種高能帶電粒子同時存在，其對電子器件產(chǎn)生的損傷也不是單一和獨立的。如何針對不同類型輻照源的雙極晶體管輻射損傷進行等效評價是目前難題。因此，應(yīng)用地面異種粒子的輻照源，針對雙極器件進行輻射損傷等效評價研究，具有極大的科學(xué)價值和實用價值。如果能夠在定量表征空間不同軌道輻射環(huán)境的前提下，確定雙極器件以位移損傷為主，預(yù)測雙極器件性能退化規(guī)律，這將對空間環(huán)境效應(yīng)地面等效模擬試驗具有重大的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了滿足針對不同類型輻照源的雙極器件輻射損傷進行等效評價的需求，從而提供雙極器件位移損傷引起的性能退化的等效評價方法。

本發(fā)明所述的雙極器件位移損傷引起的性能退化的等效評價方法，包括以下步驟：

步驟一、基于地面異種粒子輻照源，確定位移損傷引起的性能退化與位移吸收劑量的函數(shù)關(guān)系曲線；

步驟二、針對特定軌道和任務(wù)要求計算該軌道下的電離吸收劑量D_I和位移吸收劑量D_D，當(dāng)雙極器件以位移損傷為主時，根據(jù)步驟一的函數(shù)關(guān)系曲線找到該位移吸收劑量D_D所對應(yīng)的性能退化情況，完成對在軌雙極器件的性能退化的評價。

優(yōu)選的是，當(dāng)log(D_I/D_D)小于3時，認(rèn)定雙極器件以位移損傷為主。

優(yōu)選的是，步驟一具體包括以下步驟：

步驟一一、確定雙極器件的中性基區(qū)范圍，發(fā)射極與中性基區(qū)的邊界距上表面的距離為t₁，中性基區(qū)與集電區(qū)的邊界距上表面的距離為t₂，則中性基區(qū)的厚度為t₂-t₁

步驟一二、選定粒子，該粒子滿足如下兩個條件：

(1)射程不小于2t₂，