抗辐射电子学 辐射效应及加固原理PDF电子书下载

第一章 绪论 1

第二章 主要的强辐射环境 16

2.1 空间辐射环境 16

2.1.1　宇宙射线 17

2.1.2　太阳风 18

2.1.3　极光辐射 18

2.1.4　范·艾伦辐射带 18

2.2 核爆炸的核辐射环境 21

2.3 核电磁脉冲环境 26

2.3.1 高空核电磁脉冲 27

2.3.2 低空及地面核爆炸电磁脉冲 29

2.3.3 地下核爆炸电磁脉冲 32

2.4 内电磁脉冲 33

2.5 系统电磁脉冲 36

2.5.1 绝缘体的康普顿充电效应 37

2.5.2 金属导体的γ辐射感生电流 39

2.6 高功率微波 40

2.7 几种实验装置的辐射环境 43

参考文献 44

第三章 MOS场效应晶体管的辐射效应及加固技术 46

3.1 概述 46

3.2 MOS场效应晶体管（MOSFET）的主要参数 46

3.3 电离辐射在SiO2中形成空间电荷的机制 48

3.3.1 空穴迁移模型 48

3.3.2 SiO2中空间电荷的结构 52

3.3.3 SiO2中俘获的正空间电荷的激活能 53

3.3.4 俘获空穴的退火过程 56

3.3.5 钠离子的影响 59

3.4 电离辐射在Si/SiO2界面产生的界面态 59

3.4.1 界面态特征 60

3.4.2 MOS器件电离辐射产生界面态的过程 60

3.4.3 影响界面态建立过程的因素 60

5.4.2 工艺特征尺寸对器件单粒子效应的影响 1 64

3.4.4 界面态建立的模型 65

3.4.5 MOSFET低温辐射后退火过程中形成界面态的研究 67

3.4.6 电离辐射产生的界面态在禁带能级中的转移 70

3.5 MOSFET的电离辐射效应及加固技术 73

3.5.1 MOSFET的电离辐射效应 73

3.5.2 衬底材料的影响及加固选择 77

3.5.3 氧化的环境、温度和氧化后的退火对辐射效应的影响 79

3.5.4 氧化层厚度的影响 81

3.5.6 MOS器件抗电离辐射加固的原则 82

3.5.5 其他影响因素 82

参考文献 83

第四章 双极型、结型场效应、静电感应型晶体管的辐射效应及加固技术 87

4.1 概述 87

4.2 双极晶体管的辐射效应及加固技术 87

4.2.1 辐射对晶体管电参数的影响 87

4.2.2 γ射线或X射线的瞬时辐射效应 93

4.2.3 双极型晶体管抗辐射加固技术 98

4.3 几种提高抗瞬时电离辐射能力的晶体管补偿电路 107

4.3.1 射极电阻负反馈 107

4.3.2 二极管分流 108

4.3.3 二极管钳位 108

4.3.4 负反馈分流作用 108

4.4 结型场效应晶体管（JFET）的辐射效应和加固技术 109

4.4.1 结型场效应晶体管的结构及其主要参数 109

4.5.1 静电感应晶体管的辐射效应 110

4.4.2 JFET的辐射效应 110

4.5 静电感应晶体管（SIT）的中子辐射效应 110

4.5.2 双极模式静电感应晶体管（BSIT）的中子辐射效应 115

4.5.3 SEBISIT抗中子辐射能力 119

4.6.1 中子辐射效应 124

4.6 砷化镓肖特基势垒场效应晶体管（GaAsMESFET）的辐射效应 124

4.6.2 γ辐射总剂量效应 125

4.6.3 瞬时辐射效应 127

4.7 异质结双极晶体管（HBT）的辐射效应 128

4.7.1 异质结双极晶体管（HBT） 128

4.7.2 异质结双极晶体管（HBT）的辐射效应 131

参考文献 132

5.1 概述 133

第五章 集成电路的辐射效应及加固技术 133

5.2 集成电路的辐射效应及其加固技术的一般原理 134

5.2.1 晶体管—晶体管耦合逻辑电路（TTL） 134

5.2.2 集成注入逻辑电路（I2L） 136

5.2.3 发射极耦合逻辑电路（ECL） 138

5.2.4 互补MOS电路（CMOS） 138

5.2.5 CMOS/SOS电路 140

5.2.6 几种数字电路工艺的比较 147

5.2.7 双极型线性电路 148

5.3 CMOS器件的瞬时辐射损伤机理 152

5.3.1 CMOS器件的闭锁效应 152

5.3.2 CMOS器件中的闭锁通路 153

5.3.3 CMOS器件的瞬时辐射效应模型 156

5.3.4 瞬时辐射产生的闭锁窗口 158

5.4 单粒子效应 160

5.4.1 单粒子效应模型 160

5.4.3 CMOS器件单粒子引起的闭锁 167

5.4.4 电子器件抗单粒子翻转能力的比较 168

5.5 抗辐射加固新技术 169

5.5.1 SOI器件 169

5.5.2　GaAs器件 170

5.6　结束语 172

参考文献 172

6.1 概述 176

第六章 　强电磁场对电子系统的损伤效应及加固方法 176

6.2 电磁场对电子系统的耦合 177

6.2.1　辐射耦合 178

6.2.2　传导耦合 197

6.3 电磁脉冲对电子系统的损伤效应 207

6.3.1　概述 207

6.3.2　半导体分立器件 208

6.3.3　集成电路 212

6.3.4　其他电子元器件 216

6.4.1　空域防护控制 218

6.4 电磁场的防护加固 218

6.4.2　频域防护控制 226

6.4.3　时域防护控制 229

6.4.4　能域防护 232

6.4.5　传导回路的防护控制 238

参考文献 239

第七章 电子系统的总体加固设计及评价 241

7.1 概述 241

7.2 系统的加固设计 243

7.2.1　系统加固设计的程序 243

7.2.2　加固评价的一些基本符号及其定义 245

7.3　器件的分类与选择 246

7.3.1 设计余量断点（DMBP）法 248

7.3.2　器件分类判据（PCC）法 249

7.3.3　半导体器件及电子器件的损伤阈值范围 251

7.4 电路的设计与选择 253

7.5　半导体器件的筛选 254

7.5.1　电参数测量筛选法 254

7.5.2　辐射—退火筛选法 256

7.5.3　多元回归法 257

7.6 加固设计及实施的组织管理 258

7.7 电子系统抗辐射能力的评价 259

附录7-A 264

附录7-B 265

参考文献 270

第八章 　核辐射与电磁脉冲效应的测试方法 272

8.1　概述 272

8.2　中子辐射效应的测试 272

8.2.1　主要的中子辐射模拟源 272

8.2.2　中子辐射效应的实验方法 283

8.2.3　不同能量中子的等效关系 286

8.3　总剂量辐射效应的测试 288

8.3.1　γ总剂量辐射的主要模拟源 289

8.3.2　γ总剂量辐射效应实验方法 290

8.3.3　剂量增强效应的修正 296

8.3.4　不同粒子在硅中产生位移效应的等效 302

8.4　瞬时辐射效应的测试 304

8.4.1　γ瞬时辐射的主要模拟源 305

8.4.2　γ瞬时辐射效应实验前的准备 307

8.4.3　辐照实验 309

8.5 电磁脉冲效应的测试 311

8.5.1　主要的电磁脉冲模拟源 311

8.5.2 电子系统（器件）电磁脉冲损伤效应及表征 313

8.5.3 电磁脉冲效应的测试方法 314

参考文献 317

第九章 半导体器件和集成电路辐射效应的计算机模拟分析预测 319

9.1 概述 319

9.1.1 辐射效应计算机模拟分析的必要性 319

9.1.2 辐射效应模拟分析的基本方法和内容 319

9.1.3 辐射效应计算机模拟分析的发展概况 323

9.1.4 辐射效应计算机模拟分析程序实例简介 324

9.2.1 半导体器件瞬时辐射效应数学模型 326

9.2 半导体器件辐射效应数学模型 326

9.2.2 半导体器件单粒子效应数学模型 329

9.2.3 半导体器件中子辐射效应数学模型 333

9.3 半导体器件辐射效应的数值模拟 336

9.3.1 半导体二极管单粒子效应数值模拟 336

9.3.2 CMOS结构单粒子效应的二维数值模拟 340

9.4 集成电路辐射效应的电路模拟 346

9.4.1 CMOS电路瞬时辐射效应的电路模拟 346

9.4.2 GaAsFET/JFET单粒子效应电路模拟分析 352

9.5 双极电路中子辐射效应预测 357

参考文献 362