双极运算放大器LM158电离总剂量与重离子协同辐射效应研究

蔡 娇姚 帅陆 妩于 新王 信李小龙刘默寒孙 静郭 旗

1（新疆大学物理科学与技术学院乌鲁木齐830046）

2（中国科学院新疆理化技术研究所中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室乌鲁木齐830011）

3（新疆电子信息材料与器件重点实验室乌鲁木齐830011）

4（中国科学院大学北京100049）

太空中存在的高能粒子和宇宙射线会在半导体器件中沉积能量，使电子器件产生辐射效应，影响电子系统正常工作，是星用电路可靠性面临的最主要问题。研究表明［1‒2］，太空辐射环境属于低剂量率辐射环境，剂量率为10−7～10−4Gy·s−1（Si），绝大部分双极器件在低剂量率辐射环境下累积电离总剂量会产生低剂量率辐射损伤增强效应［3‒5］，导致器件电参数剧烈退化。同时太空中存在的高能粒子入射电路内部敏感晶体管时，会导致电路输出发生瞬态变化，即单粒子瞬态［6‒10］。因此卫星在轨运行时，双极器件将同时受到电离总剂量和单粒子效应的影响，电离总剂量在电路内部晶体管累积的陷阱电荷可能会影响单粒子瞬态发生时的电荷收集，对单粒子瞬态产生影响。国外针对运算放大器的电离总剂量与单粒子瞬态的协同效应进行了相关的报道［11‒14］：激光单粒子试验结果表明电离总剂量效应会扭曲单粒子瞬态的波形，对于单粒子瞬态的影响强烈的依赖于单粒子入射内部晶体管的位置以及运算放大器工作偏置条件，且运算放大器LM124存在低剂量率辐射损伤增强效应与单粒子瞬态的协同效应；……