Top Banner
Оценка параметров чувствительности БИС к эффектам воздействия отдельных ядерных частиц с использованием лазерной и импульсной гамма- установок А.И. Чумаков 1 , А.Л. Васильев 1 , А.А. Печенкин 1 , Д.В. Савченков 2 , А.С. Тарараксин 2 , А.В. Яненко 2 1 ОАО «ЭНПО СПЭЛС» 2 НИЯУ «МИФИ» dvsav @ spels . ru
18

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

Jan 03, 2016

Download

Documents

Adrian Gonzales

Оценка параметров чувствительности БИС к эффектам воздействия отдельных ядерных частиц с использованием лазерной и импульсной гамма- установок. А.И. Чумаков 1 , А.Л. Васильев 1 , А.А. Печенкин 1 , Д.В. Савченков 2 , А.С. Тарараксин 2 , А.В. Яненко 2. 1 ОАО «ЭНПО СПЭЛС» - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: 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]

Page 2: 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 гамма-

облучении;• Определение ЛПЭ из выражений для ИР для

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

2

Page 3: 1  ОАО «ЭНПО СПЭЛС» 2  НИЯУ «МИФИ» dvsav @ spels . ru

Пороговое значение ЛПЭ

Сечение насыщения

Основные параметры чувствительности БИС по локальным радиационным эффектам

3

Page 4: 1  ОАО «ЭНПО СПЭЛС» 2  НИЯУ «МИФИ» dvsav @ spels . ru

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

Page 5: 1  ОАО «ЭНПО СПЭЛС» 2  НИЯУ «МИФИ» dvsav @ spels . ru

dRCt

iC

tUt

R

0

exp)(1

)(

Ионизационная реакция (ИР) в цепи питания БИС при облучении

5

Page 6: 1  ОАО «ЭНПО СПЭЛС» 2  НИЯУ «МИФИ» dvsav @ spels . ru

Режим фотодиода

6

Page 7: 1  ОАО «ЭНПО СПЭЛС» 2  НИЯУ «МИФИ» dvsav @ spels . ru

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

Page 8: 1  ОАО «ЭНПО СПЭЛС» 2  НИЯУ «МИФИ» dvsav @ spels . ru

)/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

Page 9: 1  ОАО «ЭНПО СПЭЛС» 2  НИЯУ «МИФИ» dvsav @ spels . ru

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

Page 10: 1  ОАО «ЭНПО СПЭЛС» 2  НИЯУ «МИФИ» dvsav @ spels . ru

Источник импульсного гамма-излучения «АРСА»

Δ

Диафрагма – свинцовая пластинка с отверстием диаметром 1 мм

Δ

Используемые установки

10

Page 11: 1  ОАО «ЭНПО СПЭЛС» 2  НИЯУ «МИФИ» dvsav @ spels . ru

Лазерный имитатор «ПИКО-4»

Используемые установки

11

Page 12: 1  ОАО «ЭНПО СПЭЛС» 2  НИЯУ «МИФИ» dvsav @ spels . ru

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

Page 13: 1  ОАО «ЭНПО СПЭЛС» 2  НИЯУ «МИФИ» dvsav @ spels . ru

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

Распределение коэффициента потерь по кристаллу

13

Page 14: 1  ОАО «ЭНПО СПЭЛС» 2  НИЯУ «МИФИ» dvsav @ spels . ru

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

Распределение коэффициента потерь по кристаллу

14

Page 15: 1  ОАО «ЭНПО СПЭЛС» 2  НИЯУ «МИФИ» dvsav @ spels . ru

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

Распределение коэффициента потерь по кристаллу

15

Page 16: 1  ОАО «ЭНПО СПЭЛС» 2  НИЯУ «МИФИ» dvsav @ spels . ru

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

Распределение коэффициента потерь по кристаллу

16

Page 17: 1  ОАО «ЭНПО СПЭЛС» 2  НИЯУ «МИФИ» dvsav @ spels . ru

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

Page 18: 1  ОАО «ЭНПО СПЭЛС» 2  НИЯУ «МИФИ» dvsav @ spels . ru

18

Спасибо за внимание!