[發明專利]半導體器件的激光模擬劑量率效應等效系數計算方法

有效

• 申請號: 202110244054.2
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113030679B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 李沫;湯戈;張健
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26;G01M11/00
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

1.半導體器件的激光模擬劑量率效應等效系數計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、參照國標法，確定待測半導體器件的類型，并設計測試電路；

S2、根據待測器件的加工工藝和結構參數，確定器件所用材料和摻雜情況，并計算器件的結面積和偏置電壓下的空間電荷區寬度，從而估算其光生電流值i_pp(t)：

其中，q為單位電荷，A為結面積，g(t)為與時間t相關的過剩載流子產生率，W_t為空間電荷區寬度，τ_n、τ_p為少子電子和少子空穴壽命，D_n、D_p為電子和空穴擴散系數；

S3、根據估算的光生電流的最大值確定測試電路中串聯的電阻值；

S4、在相同測試電路下，分別獲取半導體器件受不同輻射強度的脈沖激光和脈沖γ光輻射產生的光電流響應；

S5、對步驟S4中的響應曲線進行插值、平滑和時域積分，獲得每種輻射下器件的總電荷收集量；具體實現方法為：

根據光生電流值與輻射強度的變化關系將光電流響應分為線性情況和飽和情況進行計算：線性情況下光電流值隨輻射強度線性變化；當光生電流達到外電路的限制條件時，光生電流出現飽和現象，飽和情況下響應曲線表現為截斷，即光生電流值的最大值隨輻射強度增加幾乎不變；

1)線性情況下，過剩載流子產生率g(t)為常量G，光生電流值I(t)與過剩載流子產生率成正比；由于G正比于輻射強度，因此光生電流值與輻射強度也成正比，根據公式(1)計算光生電流值為：

總電荷量Q₁為：

其中，T表示脈寬，t表示時間，L_n和L_p為待測器件中N型和P型的擴散長度，erf為誤差函數；

2)當光生電流達到外電路的限制條件時，光生電流曲線表現為截斷，此時的總電荷量Q₂表示為：

其中，t₁和t₂分別為飽和區的起始和終止位置，由于t₁跟輻照的脈寬非常接近，相比整個響應區間可以忽略，故認為該值恒等于0；因此為了求解總電荷量Q₂，需要先求解t₂；

電流飽和的光生電流值最大值I_max為：

從式(6)中推導得出：

其中，productlog(x)是xe^x在區間[-1/e，+∞]上的反函數；

S6、根據總電荷收集量和兩種輻射源的對應關系，基于最小二乘法計算最優等效系數。

2.根據權利要求1所述的半導體器件的激光模擬劑量率效應等效系數計算方法，其特征在于，所述半導體器件包括二極管、雙極結型晶體管或金屬氧化物半導體場效應晶體管。

3.根據權利要求2所述的半導體器件的激光模擬劑量率效應等效系數計算方法，其特征在于，所述脈沖激光和脈沖γ光輻射的脈沖寬度均為幾納秒～幾十納秒，二者脈沖寬度的差值不大于二者的最小脈寬。