[发明专利]双极器件位移损伤引起的性能退化的等效评价方法

说明书

双极器件位移损伤引起的性能退化的等效评价方法，涉及在轨双极器件的性能退化评价技术，为了满足针对不同类型辐照源的双极器件辐射损伤进行等效评价的需求。基于地面异种粒子辐照源，确定位移损伤引起的性能退化与位移吸收剂量的函数关系曲线；针对特定轨道和任务要求计算该轨道下的电离吸收剂量D_I和位移吸收剂量D_D，当双极器件以位移损伤为主时，根据函数关系曲线找到该位移吸收剂量D_D所对应的性能退化情况，完成在轨双极器件的性能退化评价。本发明适用于等效评价在轨双极器件的性能退化情况。

技术领域

本发明涉及双极器件位移损伤等效评价方法。

背景技术

由于空间各种高能带电粒子的存在，在轨飞行航天器不可避免地会受其影响，而电子器件在服役过程中受到的影响尤为突出。空间高能带电粒子包括电子、质子及重离子。电子器件损伤主要包括电离辐射效应、位移辐射效应、单粒子效应及其交互作用(例如电离位移协同效应)。在苛刻的空间环境下，不同的带电粒子对电子器件造成不同的性能损伤，这些损伤轻则引起器件性能退化，重则造成航天器整体失效，因此对于电子器件辐照损伤的机理研究不容忽视。

双极晶体管具有良好的电流驱动能力、噪声特性、线性度以及优良的匹配特性等优点，在模拟电路、混合集成电路和BiCMOS电路等多种电子电路中有着重要的应用。这些电路及分立双极晶体管是广泛地应用于空间辐射环境中的重要仪器。因此，通过地面模拟试验进行电子器件在不同条件下的损伤形式及机理分析、寿命预测等成为航天用电子器件一大重要研究课题。

对于带电粒子辐射环境下双极器件辐照损伤及机理的研究中，通过一系列地面模拟已实现了例如低剂量率(ELDRS)效应研究、双极晶体管退火效应的研究、偏置或不同工艺对晶体管辐照效应的研究等。但是，在辐照源的选取上采用的是固定变量的研究手法，即控制单一辐照源。例如，对电子器件进行辐照试验，从而分别进行不同影响因素下器件内电离损伤或位移损伤的机理分析。然而，在实际空间环境中，各种高能带电粒子同时存在，其对电子器件产生的损伤也不是单一和独立的。如何针对不同类型辐照源的双极晶体管辐射损伤进行等效评价是目前难题。因此，应用地面异种粒子的辐照源，针对双极器件进行辐射损伤等效评价研究，具有极大的科学价值和实用价值。如果能够在定量表征空间不同轨道辐射环境的前提下，确定双极器件以位移损伤为主，预测双极器件性能退化规律，这将对空间环境效应地面等效模拟试验具有重大的意义。

发明内容

本发明的目的是为了满足针对不同类型辐照源的双极器件辐射损伤进行等效评价的需求，从而提供双极器件位移损伤引起的性能退化的等效评价方法。

本发明所述的双极器件位移损伤引起的性能退化的等效评价方法，包括以下步骤：

步骤一、基于地面异种粒子辐照源，确定位移损伤引起的性能退化与位移吸收剂量的函数关系曲线；

步骤二、针对特定轨道和任务要求计算该轨道下的电离吸收剂量D_I和位移吸收剂量D_D，当双极器件以位移损伤为主时，根据步骤一的函数关系曲线找到该位移吸收剂量D_D所对应的性能退化情况，完成对在轨双极器件的性能退化的评价。

优选的是，当log(D_I/D_D)小于3时，认定双极器件以位移损伤为主。

优选的是，步骤一具体包括以下步骤：

步骤一一、确定双极器件的中性基区范围，发射极与中性基区的边界距上表面的距离为t₁，中性基区与集电区的边界距上表面的距离为t₂，则中性基区的厚度为t₂-t₁

步骤一二、选定粒子，该粒子满足如下两个条件：

(1)射程不小于2t₂，