1 ОАО «ЭНПО СПЭЛС» 2 НИЯУ «МИФИ» dvsav @ spels . ru

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»

[email protected]

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 гамма-

облучении;• Определение ЛПЭ из выражений для ИР для

лазерного имитатора и гамма-установки;• Используемые установки;• Распределение коэффициента потерь по кристаллу;

2

Пороговое значение ЛПЭ

Сечение насыщения

Основные параметры чувствительности БИС по локальным радиационным эффектам

3

коэффициент поглощения

коэффициент отражения

коэффициент потерь лазерного излучения на оптических неоднородностях

энергия лазерного излучения

плотность полупроводника

энергия образования одной электронно-дырочной пары

ЛИm

i

m

ЛИz J

KK

hKJ

RL

110

энергия кванта лазерного излучения

Эквивалентное значение ЛПЭ лазерного воздействия

4

dRCt

iC

tUt

R

0

exp)(1

)(

Ионизационная реакция (ИР) в цепи питания БИС при облучении

5

Режим фотодиода

6

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.

Облучение одного и нескольких pn-переходов

7

)/exp()(

1)(

_ ggge

gog

tin

tg

RCtAtL

CqgD

RR

RtU

)/exp()(1

)1(10)(

_'0

5

llei

ml

u

tin

to

RCttLhKC

J

RR

RRgqtU

Импульс ионизационной реакции для импульсного гамма-излучения

Импульс ионизационной реакции для лазерного излучения

Импульс ИР при воздействии лазерного и импульсного гамма- излучения

8

a

l

a

lm

uga C

C

U

U

J

JADLET

041025.6

суммарная доза за импульс ионизирующего излучения

площадь кристалла БИС, находящаяся под облучением

значение энергии сфокусированного лазерного излучения

энергия лазерного излучения при измерении амплитуды ионизационной реакции в цепи питания

амплитуда напряжения на интеграторе при лазерном облучении

амплитуда напряжения на интеграторе при воздействии импульсного гамма-излучения

Определение ЛПЭ из выражений для ИР для лазерного имитатора и гамма-установки

9

Источник импульсного гамма-излучения «АРСА»

Δ

Диафрагма – свинцовая пластинка с отверстием диаметром 1 мм

Δ

Используемые установки

10

Лазерный имитатор «ПИКО-4»

Используемые установки

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

Приемопередатчик 5559ИН26У Цифровой кристалл контроллера мультиплексного канала стандарта MIL-STD-1553A/BBU-61580G3-192

Распределение коэффициента потерь по кристаллу

13

ПЛИС XC95144-15TQ100 16 битный микроконтроллер SAK-XC167CI-32F40FBB-A

Распределение коэффициента потерь по кристаллу

14

14-разрядный ЦАП DAC5675AMHFG-Vэнергонезависимое ОЗУ с микропрограммным управлением, выполненное по FRAM технологии FM33256

Распределение коэффициента потерь по кристаллу

15

Однократно программируемое ПЗУ фирмы Xilinx, применяемое для конфигурирования ПЛИС ф. Xilinx XC1765EL-S08I

Распределение коэффициента потерь по кристаллу

16

17

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.

Заключение

18

Спасибо за внимание!