单粒子瞬态脉冲效应

功率器件的瞬态效应是指器件在快速变化的电流或电压条件下的动态响应及其对器件性能的影响。

具体如下：
1. 热瞬态效应：当功率器件在短时间内承受高功率脉冲时，会产生快速的温升，这种快速的温度变化称为热瞬态效应。

热瞬态效应会影响器件的可靠性和寿命，因为短时间内的高温可能会超过材料的热稳定性极限。

2. 单粒子烧毁效应：对于SOILDMOS等功率器件，在辐射环境下，单个高能粒子的撞击可能会导致器件内部产生足够的热量，引发局部烧毁，这种现象称为单粒子烧毁效应。

这种效应会严重影响器件的稳定性和安全性。

3. 电瞬态效应：功率器件在开关过程中会经历电压和电流的快速变化，这些瞬态过程可能会导致电磁干扰、电压尖峰等问题，影响电路的正常工作。

4. 热阻抗：热阻抗是衡量器件在瞬态热效应下表现的一个重要参数，它决定了器件在低占空比和低频脉冲负载下的性能。

5. 测试与研究：为了准确评估和理解功率器件的瞬态效应，研究人员会采用不同的测试方法，如脉冲激光试验等，来确定器件在不同工作条件下的行为和失效机理。

6. 材料与设计：为了提高功率器件在瞬态效应下的性能和可靠性，选择合适的材料和优化器件设计至关重要。

例如，氮化镓（GaN）功率器件因其优异的热电特性而受到关注。

综上所述，了解和研究功率器件的瞬态效应对于提高器件的性能、可靠性和寿命具有重要意义。

单粒子效应分类
答：单粒子效应分类是：
•单粒子翻转（SEU）：单粒子翻转事件是指高能粒子撞击大规模集成电路的灵敏区，发生电离反应或核反应，产生电荷沉积电荷沉积，当沉积的电荷足以改变改变储存单元的逻辑状态逻辑状态时，就发生了单粒子翻转事件。

•单粒子瞬态脉冲（SET）：是单粒子效应的一种。

•单粒子功能中断（SEF）：也是单粒子效应的一种。

•单粒子锁定（SEL）：单粒子入射产生的瞬态电流会导致设备功能性损坏。

•单粒子烧毁（SEB）：属于破坏性效应。

•单粒子栅穿（SEGR）：是指在功率MOSFETs器件中，单粒子导致在栅氧化物中形成导电路径的破坏性的烧毁。

专利名称：一种SRAM单粒子瞬态效应仿真分析方法及系统专利类型：发明专利
发明人：刘毅,翁笑冬,范凌怡,杨银堂
申请号：CN201911283331.X
申请日：20191213
公开号：CN110991072A
公开日：
20200410
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种SRAM单粒子瞬态效应仿真分析方法及系统，能够支持SRAM混合仿真，将器件级的仿真信息加入电路级的仿真中，进行单粒子效应仿真分析。

该方法包括：分析SRAM单元器件结构模型加入单粒子效应物理模型，提取单粒子效应电流源脉冲；建立多LET单粒子效应脉冲电流源等效模型并生成SPICE可以使用的仿真模型；根据用户提供的SRAM电路网表文件提取SRAM中的所有敏感节点，生成SRAM敏感节点列表文件；依据前面生成的SPICE可用的多LET单粒子效应脉冲电流源等效模型，结合SRAM敏感电路节点列表文件，编写脚本随机选取SRAM节点和故障注入时间，生成故障注入文件；分别计算翻转阈值和翻转截面。

申请人：西安电子科技大学
地址：710071 陕西省西安市太白南路2号
国籍：CN
代理机构：西安智邦专利商标代理有限公司
代理人：胡乐
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Buffer单元单粒子效应及其若干影响因素研究杜明;邹黎;李晓辉;邱恒功;邓玉良【摘要】基于标准0.13μm工艺使用Sentaurus TCAD软件采用3D器件/电路混合模拟方式仿真了buffer单元的单粒子瞬态脉冲。

通过改变重离子的入射条件，得到了一系列单粒子瞬态电流脉冲( SET)。

分析了LET值、入射位置、电压偏置等重要因素对SET峰值和脉宽的影响。

研究发现，混合模式仿真中的上拉补偿管将导致实际电路中SET脉冲的形状发生明显的变化。

%Based on standard 0. 13 μm technology mixed-mode simulations of heavy ion is introduced. The Single Event Transient( SET) on buffer cells is simulated by using device and circuit mixed mode of heavy ion. By changing the simulation conditions, a series of SET current pulse is obtained. On the analysis of the influence of several important factors,such as the linear energytransfer( LET) ,the incidence location and voltage bias on the SET pulse width and magnitude are executed. The results indicate the pull-up compensating MOSFETin practical circuit obviously to lead to a different SET pulse.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】4页(P186-189)【关键词】buffer;电荷收集;单粒子瞬态脉冲;TCAD仿真【作者】杜明;邹黎;李晓辉;邱恒功;邓玉良【作者单位】深圳市国微电子有限公司，广东深圳518057;深圳市国微电子有限公司，广东深圳518057;深圳市国微电子有限公司，广东深圳518057;深圳市国微电子有限公司，广东深圳518057;深圳市国微电子有限公司，广东深圳518057【正文语种】中文【中图分类】TN432随着工艺尺寸的缩减，单粒子效应引起CMOS集成电路的失效越来越严重。

一种SEU／SET加固SAFF设计段健【摘要】Soft errors may be caused by Single Event Upset （ SEU ） and Single Event Transient effects （SET ） in digital logic circuits. This paper proposed an SAFF flip -flop circuit mitigating SEU/SET, which consists of a sense - amplifier based main stage, a four%单粒子翻转（SEU）和单粒子瞬态脉冲效应（SET）是引起数字逻辑电路发生错误的重要原因．针对SAFF触发器电路设计了一种抗SEU／SET加固电路，该电路由一个基于敏感放大器的主级，四个门保护电路组成的中间级和一个SR锁存器的从级组成．仿真结果表明该结构具有良好的抗SEU／SET性能．【期刊名称】《西安文理学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(014)003【总页数】3页(P80-82)【关键词】单粒子翻转;单粒子瞬态脉冲效应;SAFF【作者】段健【作者单位】西安工程机械专修学院机械电子工程系,陕西杨凌712100【正文语种】中文【中图分类】TP302.7宇宙射线中的高能重离子与物质相互作用，沿着它的路径将产生高密度的电离原子和电子的等离子体，通常它们通过再复合而消失;而在半导体器件中，在P－N结局部电场的作用下，可以将电子和空穴在复合之前把它们分开，于是形成一个电流脉冲;如果被收集的电荷大于电路状态翻转所需要的临界电荷，电路状态将发生翻转，从而改变在记忆单元中所存储的逻辑信息，称之为软错误.这种现象被称为单粒子效应.单粒子翻转(SEU)和单粒子瞬态脉冲效应(SET)是引起数字逻辑电路发生错误的重要原因，针对SEU/SET加固一直是集成电路设计的热点［1－5］.触发器是一种基本的数字电路，与同类触发器比较，SAFF具有速度快、时钟负载小、时钟网络实现更为简单等优点.本文设计了一种抗SEU/SET加固的SAFF电路，它由一个基于敏感放大器的主级，四个门保护电路组成的中间级和一个SR锁存器的从级组成.仿真结果表明，该结构电路具有良好的抗SEU/SET性能.1 基本设计思想图1是新型的抗辐射加固SAFF.它由一个基于敏感放大器的主级，四个门保护电路组成的中间级和一个SR锁存器的从级组成.基于敏感放大器的主级由两个差分对组成.差分对的每条放电通路上都有两个并联的NMOS管，比如节点SB1上有并联的NMOS管M1和M2.作用时可以克服电路的自锁效应.在电路中，M1和M2分别由RB2和RB1控制.主级的工作方式如下:如果输入D为“1”，DB为“0”，主级的输出节点RB1在时钟上升沿到来之后保持为高电平.如果在时钟上升沿刚要到来的时候，一个单粒子事件使得节点RB1下拉为低电平，则M2关断.但由于RB2保持为“1”，M1保持导通.节点SB1通过M1放电.节点SB1的低电平使M7导通，因此RB1可以通过M7充电恢复为“1”.因此，通过在敏感节点的放电通路上使用两个并行的NMOS管，就可以避免自锁效应的产生.从级由两对SR锁存器按DICE方式连接而成.这种DICE 型的连接方式能够加固静态数据锁存阶段的单粒子翻转效应.图1 抗辐射加固SAFF2 抗辐射加固SAFF功能分析2.1 主级抗SEU分析如果输入D为“1”，DB为“0”，时钟上升沿到来之后SB1和SB2下拉为低电平，RB1和RB2保持为高电平.如果在时钟上升沿刚要到来的时候，一个单粒子事件使得节点RB1下拉为低电平，则M2关断.但由于RB2保持为高电平，M1保持导通.节点SB1通过M1放电.节点SB1的低电平使M7导通，因此RB1可以通过M7充电恢复为“1”.如果输入D为“1”，DB为“0”，时钟上升沿到来之后SB1和SB2下拉为低电平，RB1和RB2保持为高电平.如果节点SB1发生翻转，在节点SB1处产生一个正脉冲，则可能会在节点RB2处产生一个负脉冲.节点SB2和RB1被隔离了，它们的逻辑状态不受影响.当翻转脉冲结束以后，SB1通过下拉晶体管M9放电.如果节点RB1发生翻转，在节点RB1处产生一个负脉冲，则可能会在节点SB2处产生一个正脉冲.节点SB2和RB2被隔离了，它们的逻辑状态不受影响.当翻转脉冲结束以后，SB2通过下拉晶体管M9放电.同时通过反馈将节点RB1的电压恢复. 采用SMIC 0.18μm标准工艺，对所设计电路进行了模拟仿真，如图2所示，由图中仿真结果可以看出主级电路发生SEU后能够快速恢复原正常状态，证明了该结构具有良好的抗SEU特性.2.2 主级抗SET分析主级中交叉耦合的反相器构成了互锁结构.一旦输出节点的状态发生改变，输出节点的状态就被锁定了.在这之后无论输入端发生什么变化，输出端的状态都不再变化.因此主级的WOV近似为0，也就是说主级具有SET加固能力.图2 主级发生SEU后的仿真结果2.3 从级抗SEU分析假设SBl=1，SB2=1，RBl=1，RB2=1.如果此时Q0=1，Q1=0，Q2=1，Q3=0.节点SB1发生翻转，会在节点SB1处产生一个负脉冲.这个单粒子瞬态脉冲不会通过保护门电路.因为每个保护门电路都采用主级中的冗余输出对做为输入，比如SB1和SB2.当SB1翻转为“0”时，SB2保持为“1”，两个输入不相等，保护门电路的输出保持为“0”.这个单粒子瞬态脉冲只会对SR从锁存器中的一条支路产生影响.SB1=0，则Q0保持为“1”.其他节点也不受影响.SB2发生单粒子翻转的情况和SB1发生翻转的情况一样，从锁存器的节点电平不受影响.当RB1翻转为“0”时，Q1翻转为“0”，其他节点不受影响.节点RB1处的单粒子翻转结束之后，所有节点的电平恢复.RB2发生单粒子翻转的情况和RB1发生翻转的情况一样.当Q0=0，Q1=1，Q2=0，Q3=1时，电路的抗SEU机制是一样的.假设SBl=0，SB2=0，RBl=1，RB2=1.如果节点SB1发生翻转，节点SB1处产生一个正脉冲.保护门电路使用冗余节点对SB1和SB2作为输入.节点SB1发生单粒子翻转时，保护门电路的输出不变.这个单粒子瞬态脉冲至多只会对SR从锁存器中的一条支路产生影响，单粒子在脉冲结束之后，从锁存器中的节点恢复为预期值.其他节点发生SEU后的恢复机制是一样的.3 结论本文所设计的SEU/SET加固电路由一个基于敏感放大器的主级，四个门保护电路组成的中间级和一个SR锁存器的从级组成，理论分析及SMIC 0.18μm标准工艺仿真分析结果表明，该电路结构具有良好的抗SEU/SET性能，可以应用于抗辐射加固集成电路中.［参考文献］［1］刘必慰，陈书明，梁斌.一种新型的低功耗SEU加固存储单元［J］.半导体学报，2007，28(5):755－758.［2］ CALIN T，NICOLAIDIS M，VELAZCO R.Upset hardened memory design for submicron CMOS technology［J］.IEEE Trans.Nucl.Sci.1996，43(6):2874－2878.［3］ BLUM D R，DELGADO－FRIAS J parison of SET－resistant approaches for memory－based architectures［C］.in Proc.12th NASA Symp.VLSI Design，Coeur d＇Alene，2005.［4］ HASS K J，GAMBLES J W，WALKER B，et al.Mitigating single event upsets from combinational logic［C］.in Proc.7th NASA Symp.VLSI Design，1998.［5］ NIKOLIE B，OKLOBDZIJIA V G，STOJANOVIC V，etal.Leung.Improved sense amplifier based flip flop:Design and measurements［J］.IEEE J.Solid－State Circuits，2000，35(6):876－884.。

65nm体硅工艺NMOS中单粒子多瞬态效应的研究梁永生;吴郁;郑宏超;李哲【摘要】针对NMOS场效应晶体管由重离子辐射诱导发生的单粒子多瞬态现象,参考65 nm体硅CMOS的单粒子瞬态效应的试验数据,采用TCAD仿真手段,搭建了65 nm体硅NMOS晶体管的TCAD模型,并进一步对无加固结构、保护环结构、保护漏结构以及保护环加保护漏结构的抗单粒子瞬态效应的机理和能力进行仿真分析.结果表明,NMOS器件的源结和保护环结构的抗单粒子多瞬态效应的效果更加明显.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2018(031)001【总页数】4页(P12-15)【关键词】单粒子效应;单粒子瞬态;电荷共享;抗辐射【作者】梁永生;吴郁;郑宏超;李哲【作者单位】北京工业大学信息学部,北京100124;北京工业大学信息学部,北京100124;北京微电子技术研究所,北京100076;北京微电子技术研究所,北京100076【正文语种】中文【中图分类】TN386在空间辐射环境中集成电路会受到各种宇宙射线和粒子的辐射，其中单粒子效应作为破坏较为显著的一种辐射效应，逐渐引起人们的重视[1-4]。

随着集成电路工艺尺寸的缩小，电路中的器件密度及其元胞密度不断提高，致使单个粒子辐射的作用范围能够覆盖到多个器件，进而造成电路中多个节点产生电荷收集效应，在电路中产生多个电流瞬态和电压扰动，这便是单粒子辐射电荷共享造成的单粒子瞬态效应。

如果电路中的多个单粒子瞬态脉冲都能够在电路中传播、捕获，则会造成电路失效。

研究表明，单粒子电荷共享现象从200 nm尺寸的集成电路中就开始出现[2]，随着集成电路工艺尺寸的减小，该效应的影响进一步加剧。

对于CMOS工艺中的PMOS和NMOS的单粒子瞬态效应，其产生机理和恢复过程有所不同。

PMOS发生单粒子瞬态时，其加固技术要求对其中发生的寄生双极晶体管的放大效应进行抑制，研究表明保护环结构对PMOS的单粒子瞬态的恢复效果显著[5-7]；而NMOS(P型衬底双阱工艺)发生单粒子瞬态时，基本不存在寄生双极晶体管放大效应，因此其加固技术要求更快的排除器件内部积累的电荷[8-10]。

一种抗单粒子效应的加固技术研究作者：齐贺飞王磊王鑫王绍权张梦月来源：《现代信息科技》2022年第06期摘要：针对数字波控电路在星载控制电路应用中存在的单粒子翻转效应问题，提出了一种基于DICE单元的双稳态D触发器设计改进，设计了一种能够抵御众多类型单粒子翻转效应的D触发器，并基于该D触发器，结合电路级单粒子加固技术设计了一款串并转换芯片。

测试表明，采用改进D触发器结构的波控芯片能够抵御至少80 MeV的单粒子效应事件。

芯片峰值功耗不大于10 mA，写入速率不低于10 MHz，功耗为1 mW/MHz。

关键词：单粒子效应;抗辐照;三模冗余中图分类号：TN79 文献标识码：A文章编号：2096-4706（2022）06-0041-05Research on a Strengthening Technique against Single Event EffectQI Hefei， WANG Lei， WANG Xin， WANG Shaoquan， ZHANG Mengyue（The 13th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation，Shijiazhuang 050051， China）Abstract： In view of the problem of single particle flip effect， which exits in the digital wave control circuit in load control circuit application， this paper puts forward a bistable D trigger design improvement based on DICE unit， designs a D trigger which can resist many types of single particle flip effect. And based on the D trigger， combined with circuit level single particle reinforcementtechnology， it designs a string and conversion chip. Tests show that a wave-control chip with an improved D-trigger structure can resist the Single Event Effect events of 80 MeV at least. The peak power consumption of the chip is not more than 10 mA， the write rate is not less than 10 MHz， and the power consumption is 1 mW/MHz.Keywords： Single Event Effect （SEE）; Radiation resistance; Triple Modular Redundancy0 引言地球周围存在着大量的高能粒子射线，主要分为三大类高能粒子辐射源：银河宇宙射线、太阳宇宙射线以及地球辐射带。