[发明专利]一种三极管中子辐射效应的建模方法及系统

权利要求书

1.一种三极管中子辐射效应的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：选择或设计一种数字器件作为原始三极管器件；

步骤2：对原始三极管器件用仪器测量或者在元器件官网下载获得原始三极管器件的模型数据；

步骤3：基于模型数据提取基极端口的输入端口V-I特性曲线和输出端口V-I特性曲线；

步骤4：根据输入端口V-I特性曲线和输出端口V-I特性曲线提取三极管处于不同工作区的工作条件；

步骤5：根据放大区内三极管输入输出工作数据，计算基极输入阻抗、电流放大系数的模型参数；

步骤6：根据计算提取的模型参数基于三极管原始SPICE模型建立三极管物理模型；

步骤7：根据中子辐射效应引起的器件参数变化获取三极管参数与辐照参数关系式，即建立三极管辐照参数模型；

步骤8：根据中子辐射效应造成的器件电特性退化，建立三极管中子辐射效应模型。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1与步骤2中，原始三极管器件的数据收集，包括：采用SPICE仿真方法或者真实器件直接测量的方法，测得原始三极管器件的各项V-I及I-I数据；IV数据表示电流电压关系，包括基极输入Ibe-Vbe数据以及集电极Ice-Vce数据；Ibe-Ice数据表示集电极电流与基极电流的放大倍数关系，包括其不同工作区的工作电流与电流放大系数。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3中基于模型提取基极输入端口的输入V-I特性曲线时，采用NPN三极管，Vbe代表模型基极与发射极间电压，Ibe代表流过的电流，通过计算得到三极管的最低基极导通电压，以及导通后的输入阻抗特性曲线。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4包括：基于得到的基极输入端口V-I特性曲线和输出端口V-I特性曲线，选择若干参考点，根据参考点数据绘制常态下三极管工作曲线图，根据曲线图中Ic的不同变化趋势与工作状态，得到其处于不同工作区的Vce、Vbe范围，其中：饱和区工作状态表现为Ic-Vce近似线性关系、放大区工作状态表现为Ib及Ic不随Vce变化而变化、截止区工作状态表现为Ib为0及Ic几乎为0。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤5包括：根据常态下三极管工作曲线图获得的数据，调整基极输入电流、集电极供电电压，确保三极管工作状态处于放大区并测试其工作时输入输出数据；然后，根据输入端口V-I特性曲线，输入端口V-I特性曲线上选择若干参考点，利用最小二乘法拟合对模型方程对基极电流-电压特性曲线进行拟合，得到模型方程中三极管的基极输入阻抗参数。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：根据三极管工作曲线图获得的数据，调整基极输入电流、集电极供电电压，确保三极管工作状态处于放大区并测试其工作时输入输出数据；选取若干参考点进行测试，根据集电极电流Ic与基极电流Ib，通过公式β＝Ic/Ib，求得常态下电流放大系数。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤6包括：根据测试拟合结果，根据求得的基极输入阻抗方程，建立阻抗变换网络模型，并将其连接到SPICE模型输入端；根据前面步骤测得的常态下电流放大系数参数，修改SPICE模型参数。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤7包括：根据测定的不同辐照条件下三极管器件模型工作数据，重新采用步骤3-6中的计算方法计算出其在不同辐照条件下的器件参数，同样使用最小二乘法拟合，并结合辐照剂量拟合构建辐照剂量-各项参数变化方程，包括输入阻抗、放大区电流放大系数；

对原始三极管器件输出端口开关晶体管的阈值电压、载流子迁移率建立中子辐射效应模型，即为三极管数字IC输出端口中子辐射效应模型。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤8包括：在三极管中子辐射效应模型文件中引入中子辐射参数D，在仿真时根据传入模型的中子辐射D并计算出该中子辐射D下实际的模型参数，并修改SPICE模型参数与输入阻抗变换模型。

10.一种应用权利要求1-9所述的三极管中子辐射效应的建模方法的一种三极管中子辐射效应的建模系统，其特征在于，包括：

原始三极管器件获取模块，用于通过选择或设计一种器件作为原始三极管器件；

模型数据获取模块，用于对原始三极管器件用仪器测量或者在元器件官网下载获得原始三极管器件的模型数据；

特性曲线提取模块，基于模型数据提取基极端口的输入VI特性曲线和输出端口的VI特性曲线；

模型参数提取模块，根据输入端口V-I特性曲线和输出端口V-I特性曲线提取三极管不同工作区工作条件、三极管基极输入阻抗、电流放大系数等参数；

SPICE模型修正模块，根据计算的模型参数基于原始SPICE模型建立修正三极管物理模型；

辐照参数方程构建模块，根据中子辐射效应引起的三极管参数变化建立三极管辐照参数模型；

中子辐射效应模型构建模块，根据中子辐射效应造成的器件电特性退化，建立三极管中子辐射效应模型。