Распределение коэффициента потерь по кристаллу 13
advertisement
Оценка параметров чувствительности БИС к эффектам воздействия отдельных ядерных частиц с использованием лазерной и импульсной гамма- установок А.И. Чумаков1, А.Л. Васильев1, А.А. Печенкин1, Д.В. Савченков2, А.С. Тарараксин2, А.В. Яненко2 1 ОАО «ЭНПО СПЭЛС» 2 НИЯУ «МИФИ» dvsav@spels.ru Содержание • Основные параметры чувствительности БИС по локальным радиационным эффектам; • Эквивалентное значение ЛПЭ лазерного воздействия; • Ионизационная реакция (ИР) в цепи питания БИС при облучении; • Режим фотодиода; • Облучение одного и нескольких pn-переходов; • Импульс ИР при лазерном и импульсном гаммаоблучении; • Определение ЛПЭ из выражений для ИР для лазерного имитатора и гамма-установки; • Используемые установки; • Распределение коэффициента потерь по кристаллу; 2 Основные параметры чувствительности БИС по локальным радиационным эффектам Сечение насыщения Пороговое значение ЛПЭ 3 Эквивалентное значение ЛПЭ лазерного воздействия коэффициент поглощения энергия лазерного излучения энергия образования одной электронно-дырочной пары J ЛИ i 1 K Lz 0 1 R J ЛИ K m h K m коэффициент отражения коэффициент потерь лазерного излучения на оптических неоднородностях плотность полупроводника энергия кванта лазерного излучения 4 Ионизационная реакция (ИР) в цепи питания БИС при облучении 1 t U R (t ) i( ) exp C0 RC t d 5 Режим фотодиода 6 Облучение одного и нескольких pn-переходов Осциллограммы ионизационного тока для отдельного p–n перехода и для структуры с пятью p–n переходами, равномерно распределенными по кристаллу при воздействии импульса ионизирующего излучения длительностью 70 пс. 7 Импульс ИР при воздействии лазерного и импульсного гамма- излучения Импульс ионизационной реакции для лазерного излучения Rt U (t ) 10 q g o (1 R ) Rin Rt 5 Ju 0 i 1 ' Le _ l (t ) exp( t / RC l ) Cl K m h Импульс ионизационной реакции для импульсного гаммаизлучения Rt 1 U g (t ) Dg g o q Rin Rt Cg Le _ g (t ) Ag exp( t / RC g ) 8 Определение ЛПЭ из выражений для ИР для лазерного имитатора и гамма-установки суммарная доза за импульс ионизирующего излучения значение энергии сфокусированного лазерного излучения амплитуда напряжения на интеграторе при лазерном облучении J 0 U lm Cl LET 6.25 10 Da Ag J u U a Ca 4 площадь кристалла БИС, находящаяся под облучением энергия лазерного излучения при измерении амплитуды ионизационной реакции в цепи питания амплитуда напряжения на интеграторе при воздействии импульсного гамма-излучения 9 Используемые установки Δ Δ Диафрагма – свинцовая пластинка с отверстием диаметром 1 мм Источник импульсного гамма-излучения «АРСА» 10 Используемые установки Лазерный имитатор «ПИКО-4» 11 Осциллограммы импульсов ионизационной реакции в БИС ОЗУ 1892ВМ2Я при локальном облучении на лазерной и гамма- установках. 1.2.109 рад/с, АРСА 5.7 мкДж, лазер с длиной волны =1.064 мкм 12 Распределение коэффициента потерь по кристаллу Цифровой кристалл контроллера мультиплексного канала стандарта MIL-STD-1553A/B BU-61580G3-192 Приемопередатчик 5559ИН26У 13 Распределение коэффициента потерь по кристаллу ПЛИС XC95144-15TQ100 16 битный микроконтроллер SAK-XC167CI-32F40FBB-A 14 Распределение коэффициента потерь по кристаллу энергонезависимое ОЗУ с микропрограммным управлением, выполненное по FRAM технологии FM33256 14-разрядный ЦАП DAC5675AMHFG-V 15 Распределение коэффициента потерь по кристаллу Однократно программируемое ПЗУ фирмы Xilinx, конфигурирования ПЛИС ф. Xilinx XC1765EL-S08I применяемое для 16 Заключение В работе обоснована методика оценки эквивалентных значений линейных потерь энергии по результатам облучения кристалла БИС локальным лазерным излучением и гамма-импульсом. Методика может быть распространена для проведения испытаний БИС на стойкость к воздействию ТЗЧ и основана на пересчете энергии лазерного излучения в эквивалентные значения ЛПЭ с использованием результатов измерений пороговой энергии для возникновения эффекта и характеристик ионизационной реакции в цепи питания БИС. В предлагаемой методике устранены погрешности, обусловленные заданием числовых параметров взаимодействия оптического излучения с полупроводниковыми структурами и неопределенностью характеристик полупроводниковых структур. 17 Спасибо за внимание! 18
