化合物半导体器件的辐射效应.

宇航用半导体器件重离子单粒子效应试验指南下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢！本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注！Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!引言在宇航领域，半导体器件的性能至关重要。

第20卷第6期2022年6月Vol.20，No.6Jun.，2022太赫兹科学与电子信息学报Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology氮化镓HEMT器件辐射效应综述吕航航a，b，曹艳荣*a，b，马毛旦a，b，张龙涛a，b，任晨a，b，王志恒a，b，吕玲a，郑雪峰b，马晓华b(西安电子科技大学 a.机电工程学院；b.宽带隙半导体技术国家重点学科实验室，陕西西安710071)摘要：在高频、大功率、高温、高压等领域，氮化镓高电子迁移率晶体管(HEMT)器件因其优异的耐辐射性能而被广泛地应用于卫星、太空探测、核反应堆等领域。

尽管从理论和一些试验研究中可以得知，氮化镓材料具有良好的耐辐射特性，但在实际应用中，因其制作工艺及结构等因素的影响，氮化镓HEMT器件的耐辐射特性受到了很大的影响和挑战。

本文介绍了氮化镓HEMT器件几种辐射效应，并对氮化镓HEMT器件辐射的研究进行了综述。

关键词：氮化镓HEMT器件；γ射线辐射；质子辐射；中子辐射；电子辐射中图分类号：TN322；TL818文献标志码：A doi：10.11805/TKYDA2022012Review of radiation effects on GaN HEMT devicesLYU Hanghang a,b，CAO Yanrong*a,b，MA Maodan a,b，ZHANG Longtao a,b，REN Chen a,b，WANG Zhiheng a,b，LYU Ling a，ZHENG Xuefeng b，MA Xiaohua b(a.School of Electro-Mechanical Engineering；b.State Key Subject Laboratory of Wide Band Gap Semiconductor Technology，Xidian University，Xi'an Shaanxi710071，China）AbstractAbstract：：GaN High Electron Mobility Transistor(HEMT)devices have superior advantages in high-frequency,high-power,high-temperature and high-pressure applications,and due to the excellentradiation resistance characteristics of gallium nitride materials,the devices are useful in radiationenvironments such as satellites,space exploration,and nuclear reactors.Although the theory and someexisting experimental results have shown that GaN materials have excellent radiation resistanceproperties,in actual situations,the radiation resistance properties of GaN HEMT devices are greatlyaffected and challenged due to the influence of the device manufacturing process and structure.Themajor radiation effects of GaN HEMT devices are discussed,and the radiation research of GaN HEMTdevices is reviewed.KeywordsKeywords：：GaN HEMT devices；Gamma irradiation；proton irradiation；neutron irradiation；electron irradiation基于宽禁带半导体材料的特性优点，氮化镓(GaN)基高电子迁移率晶体管(HEMT)在高频、大功率、高温、高压等领域有极好的应用前景，再加上其优异的耐辐射特性，该器件在卫星、太空探测、核反应堆等领域也有广阔的发展空间，因此，核辐射环境与半导体器件的关系愈来愈密切，同时对器件的可靠性提出了更高的要求。

半导体辐照损耗计算半导体辐照损耗计算是一项重要的技术，用于评估半导体材料在辐射环境中的稳定性和可靠性。

它涉及到辐照引起的电子和离子能量传输过程，以及材料的物理和化学变化。

在半导体器件的运行过程中，可能会遭受来自自然环境或人为辐射源的辐射。

辐射会引起半导体材料中的原子和分子发生离子化、激发和电子损坏等过程，进而导致电学性能的变化和器件的失效。

为了评估辐照对半导体材料的影响，我们需要进行辐照损耗计算。

这个计算过程需要考虑多个因素，包括辐照剂量、辐射类型、材料的特性以及器件的结构等。

具体来说，辐照损耗计算首先需要确定辐照剂量，即辐射源释放的辐射能量。

辐射剂量通常以各种不同的单位进行表示，如Gray（Gy）或Rad。

然后，我们需要了解半导体材料的辐射响应，即材料对辐照的敏感性。

这通常可以通过实验或模拟计算获得。

接下来，我们还需要考虑辐射类型。

辐射可以分为电离辐射和非电离辐射两类。

电离辐射包括阿尔法粒子、贝塔粒子和伽马射线等，而非电离辐射包括中子和中子引起的次级粒子等。

不同类型的辐射会对半导体材料产生不同的损伤效应。

我们需要考虑材料的特性和器件的结构。

半导体材料的特性包括能带结构、禁带宽度、载流子迁移率等，而器件的结构包括各种电极、层堆叠和结构参数等。

这些因素将影响辐照损耗的程度和机制。

通过将以上因素综合考虑，我们可以进行半导体辐照损耗计算。

这种计算可以帮助我们评估半导体材料在辐射环境中的性能和可靠性，并为设计和制造辐射抗性器件提供指导。

半导体辐照损耗计算是一项复杂而关键的技术。

通过准确计算和评估，我们可以更好地理解半导体材料在辐射环境中的行为，并为半导体器件的设计和工程提供可靠性保证。

辐射对FPGA应用的影响及解决方
以前很多人认为，半导体器件只会在太空应用中受到辐射的影响，但是随着半导体工艺的进步，很多地面的应用也会受到辐射的影响。

今天，我们会介绍不同的辐射效应和对FPGA的影响，比较不同的FPGA的耐辐射性。

辐射的影响
按照是否能造成原子或者分子的电子脱离，辐射主要分为电离性和非电离性两大类，如图1所示。

高能粒子或者电磁波包括X射线和γ射线都能够产生电离的作用。

半导体器件受电离性的辐射影响较大，日常应用中以粒子引起的电离性辐射最常见，而其中，以α粒子和中子的影响力较大。

半导体器件大气中子单粒子效应试验方法与程序基本信息半导体器件大气中子单粒子效应试验方法与程序基本信息【导论】半导体器件是现代电子技术中不可或缺的基础组成部分，但它们在高能辐射环境下的可靠性问题一直备受关注。

其中，大气中子单粒子效应是一种重要的辐射损伤现象，它对半导体器件的性能产生了不可忽视的影响。

为了解决这个问题，科研人员提出了许多试验方法和程序，以便更好地了解和评估半导体器件在大气中子单粒子效应下的可靠性。

本文将针对这一主题展开全面深入的讨论。

【试验方法】1. 单粒子效应测试单粒子效应测试是一种常用的试验方法，通过在实验室中模拟大气中子单粒子效应，评估半导体器件的性能和可靠性。

在该测试中，使用粒子加速器产生高能粒子束，并照射在待测器件上。

通过检测器件的电流、电压或其他指标的变化，可以获得其受到辐射后的效应。

2. 组件级试验组件级试验是一种更接近真实工作环境的试验方法，它考虑了半导体器件在电路中的相互作用。

在该试验中，器件被嵌入到电路板或模块中，经过长时间不间断的工作，观察其在大气中子单粒子效应下的性能退化情况。

这种方法能更好地模拟实际工作条件，但需要更长的测试时间。

3. 增强放射性测试增强放射性测试是一种瞄准特定辐射环境的试验方法，根据地理位置、海拔高度、周边辐射源等因素，选择合适的地点进行测试。

通过对辐射水平进行增强，可以更快速地观察到器件在大气中子单粒子效应下的反应，以及评估其可靠性。

【试验程序基本信息】1. 数据收集与分析试验开始前，需要收集和分析相关的数据，包括大气中子流通量、器件故障率、故障模式等信息。

这些数据对于设计合理的试验方案和结果的解读至关重要。

2. 样品准备与选择根据需求和试验目标，选择适当的半导体器件样品，以代表实际生产中使用的器件。

对样品进行特殊处理，例如辐射前的电子束退火、封装等，以确保试验结果的可靠性和有效性。

3. 设置试验条件根据试验目标，设置适当的试验条件，例如辐射剂量、温度、湿度等。

宇航用半导体器件总剂量辐射试验方法在航天事业中，宇航用半导体器件的可靠性与稳定性至关重要。

总剂量辐射试验是评估这些器件在空间辐射环境下性能的重要手段。

本文将详细介绍宇航用半导体器件总剂量辐射试验的方法。

一、试验目的宇航用半导体器件总剂量辐射试验旨在评估器件在空间辐射环境下，累积辐射剂量对其性能的影响，确保器件在规定辐射剂量范围内能正常工作。

二、试验原理总剂量辐射试验是通过模拟空间辐射环境，对半导体器件施加辐射，累积一定剂量的辐射后，检测器件的电性能参数，分析辐射对器件性能的影响。

三、试验设备与材料1.辐射源：可以使用钴-60伽马射线源、电子加速器或其他适用的辐射源。

2.器件固定装置：用于固定半导体器件，确保其在辐射过程中位置稳定。

3.辐射剂量监测器：用于监测辐射剂量，确保试验过程中辐射剂量的准确性。

4.电性能测试设备：用于测试辐射前后半导体器件的电性能参数。

5.辐射防护用品：如铅防护服、防护眼镜等，保障试验人员安全。

四、试验步骤1.样品准备：选择具有代表性的宇航用半导体器件，进行外观检查和电性能预测试。

2.器件固定：将器件固定在试验装置上，确保其在辐射过程中不会移动。

3.辐射施加：根据试验方案，对器件施加规定剂量的辐射。

4.辐射剂量监测：在试验过程中，实时监测辐射剂量，确保试验的准确性。

5.电性能测试：分别在辐射前、辐射过程中和辐射后，对器件进行电性能测试，记录数据。

6.数据分析：分析辐射前后器件性能的变化，评估器件的总剂量辐射效应。

五、试验结果与分析1.总剂量辐射试验后，宇航用半导体器件的电性能参数变化应在规定范围内。

2.分析辐射效应，找出器件性能变化的主要原因。

3.根据试验结果，优化器件设计和工艺，提高其在空间辐射环境下的可靠性。

六、注意事项1.确保试验过程中辐射剂量的准确性和稳定性。

2.遵循辐射防护规定，保障试验人员安全。

3.结合具体应用场景，合理选择试验方法和辐射源。

4.对试验数据进行详细记录和分析，为器件设计和优化提供依据。

辐射效应中的总剂量效应和单粒⼦效应
总剂量效应 TID
γ光⼦或⾼能离⼦在集成电路的材料中电离产⽣电⼦空⽳对. 电⼦空⽳随即发⽣复合、扩散和漂
移,最终在氧化层中形成氧化物陷阱电荷或者在氧化层与半导体材料的界⾯处形成界⾯陷阱电荷,使
器件的性能降低甚⾄失效. γ光⼦或⾼能离⼦在单位质量的材料中电离沉积的能量称作剂量,单位rad
或Gy.随着剂量的增加,器件性能逐渐降低;当剂量积累到⼀定程度时, 器件功能失效. 因此, 这种现象
称为电离总剂量效应。

对⼀个元器件来讲，有三个参数决定了元器件所受辐射的类型及强度：
1，粒⼦辐射积分通量单位为粒⼦/平⽅厘⽶。

2，剂量率，它表明了单位时间内材料从⾼能辐射环境中吸收的能量，其单位为拉德/秒(rad/s)
3，总剂量，它是材料从⾼能环境中吸收的能量，单位为拉德（硅）（rad/（Si））.
单粒⼦效应
Single event effect，⼜称单事件效应。

⾼能带电粒⼦在器件的灵敏区内产⽣⼤量带电粒⼦的现象。

它属于电离效应。

当能量⾜够⼤的粒⼦射⼊集成电路时，由于电离效应（包括次级粒⼦的），产⽣数量极多的电离空⽳⼀电⼦对，引起半导体器件的软错误，使逻辑器件和存储器产⽣单粒⼦翻转，CMOS器件产⽣单粒⼦闭锁，甚⾄出现单粒⼦永久损伤的现象。

集成度的提⾼、特征尺⼨降低、临界电荷和有效LED阈值下降等会使执单粒⼦扰动能⼒降低。

器件的抗单粒⼦翻转能⼒明显与版图设计、⼯艺条件等因素有关。

SEE 单粒⼦效应
SEL 单事件/粒⼦闭锁 Single Event Latch-up
SEU 单事件/粒⼦翻转 Single Event Upset。

电离总剂量效应电离总剂量效应一、概述电离总剂量效应（Total Ionizing Dose Effect，TID）是指在卫星、航天器等空间环境中，由于高能粒子的辐射作用而引起的电子器件性能降低或失效的现象。

随着半导体工艺的不断发展，器件尺寸越来越小，电离总剂量效应对芯片性能的影响也越来越大。

二、原理当高能粒子穿过芯片时，会与芯片中的原子发生碰撞，产生大量自由载流子。

这些自由载流子可能会导致芯片中出现漏电流和偏移电压等问题。

此外，在高剂量辐照下，还可能产生缺陷能级和氧化物缺陷等问题。

三、影响因素1. 辐照剂量：辐射剂量越大，对器件性能的影响也就越严重。

2. 辐射类型：不同类型的辐射对器件性能的影响也不同。

3. 温度：温度对TID效应有很大影响。

一般来说，在高温环境下TID效应更加明显。

4. 设计技术：采用不同的设计技术，对TID效应的抵抗能力也不同。

四、影响表现1. 漏电流增加2. 偏移电压增加3. 速度变慢4. 临界电压下降5. 噪声增加五、防护措施1. 设计技术：采用硅上层金属化（Silicon on Insulator，SOI）等技术可以减轻TID效应的影响。

2. 材料选择：选择较高质量的材料可以提高器件的辐射抵抗能力。

3. 封装方式：采用金属封装可以减轻器件受到的辐射剂量。

4. 屏蔽措施：在卫星、航天器中设置屏蔽材料可以减少高能粒子对器件的影响。

六、总结TID效应是半导体芯片在空间环境中面临的一个重要问题。

了解其原理和影响因素，以及采取相应的防护措施，可以有效地提高器件在空间环境中的可靠性和稳定性。

《卫星与网络》２０１８年６月０７０企业博客 • Business BlogsRADECS Workshop 2018 暨第二届电子器件辐射效应国际会议在京召开+ 孔令东 刘平（中国航天电子技术研究院）2018年5月16日-18日，“R A D E C S Workshop 2018暨第二届电子器件辐射效应国际会议”在北京成功召开。

本次会议旨在构建高端学术交流合作平台，助推航天强国建设，引领元器件抗辐射专业创新发展。

经中华人民共和国外交部批准，在中国航天科技集团有限公司科技委的大力支持和指导下，会议由中国航天电子技术研究院主办，北京微电子技术研究所和哈尔滨工业大学承办。

RADECS （Radiation Effects on Components and Systems ）是国际辐射加固领域最重要的权威学术组织之一，本次RADECS Workshop 是第一次在中国举办，也是第一次在非欧洲国家举办。

RADECS 高度重视在中国举办的本次会议，派出了由6名专家组成的专业代表团出席会议。

中国航天科技集团有限公司副总经理王海波、科技委副主任江帆、国际业务部副部长郭建平、中国航天电子技术研究院副院长王燕林、科技委原主任谢天怀、科技委副主任赵元富、北京时代民芯科技有限公司副总经理王勇、哈尔滨工业大学副校长郭斌等领导出席会议。

中国科学院、中国电子科技集团有限公司、哈尔滨工业大学等60余家单位参会，共有来自15个国家的260余名专家、学者和代表应邀参加了本次会议。

开幕式上，中国航天科技集团有限公司副总经理王海波发表了题为《中国航天的成就与发展》的主题演讲，重点介绍了中国航天在独立自主、自力更生发展历程中取得的伟大成就，展望了中国航天科技集团有限公司在创建航天强国建设中“开放包容、合作创新”的发展前景，并结合《筑梦航天》视频专题介绍了中国航天抗辐射加固元器件的参会专家、领导Copyright©博看网. All Rights Reserved.０７１Satellite & NetworkFrontier Research •前沿探索王海波副总经理发表主题演讲王燕林副院长进行大会致辞大会主席赵元富主持会议范德堡大学Kenneth Galloway教授发表报告空中客车集团防务与航天公司Renaud Mangeret 发表报告中国专家发表报告的抗辐射发展情况。