ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2017, № 1 · ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

Оценка воздействия ионизирующих излучений на электронные компоненты по результатам испытаний ограниченных выборок

М.М. Венедиктов1, Е.С. Оболенская2, В.К. Киселев1, С.В. Оболенский2

1 ФГУП «ФНПЦ НИИИС им. Ю.Е. Седакова», Нижний Новгород, Россия
2 ННГУ им. Н.И. Лобачевского, г. Нижний Новгород, Россия
Полный текст (PDF) EDN YFZWUX

Аннотация

Проведено исследование стойкости электронных компонентов к воздействию ионизирующих излучений (ИИ) по результатам испытаний ограниченной выборки электронной компонентной базы (ЭКБ). Особое внимание обращено на коэффициент шума - основной критериальный параметр малошумящих усилителей. Проблема состоит в том, что на частотах свыше 12 ГГц коэффициент шума невозможно измерить на сигнальных линиях длиной около 25 метров, применяемых при проведении испытаний полупроводниковой ЭКБ на моделирующих установках - импульсных ядерных реакторах. В связи с указанным на основе физико-топологического моделирования и сопоставления его результатов с экспериментальными данными предложен простой аналитический подход к расчетно-экспериментальному определению коэффициента шума в момент и после радиационного воздействия. Это позволяет использовать указанный критериальный параметр наравне с другими параметрами при проведении испытаний малошумящих усилителей.

  • стойкость электронных компонентов
  • ионизирующее излучение
  • коэффициент шума
  • малошумящие усилители
  • импульсный ядерный реактор
Abstract (in English)

The resistance of electronic components to the cart-ionizing radiation (IR), the results of tests of limited electronic components of the sample (ECB) were investigated. Particular attention is drawn to the noise factor - the main criterial option of low-noise amplifiers. The problem is that at frequencies above 12 GHz noise figure cannot be measured on the signal lines of up to 25 meters long, used in testing semiconductor ECB on modelling devices - pulsed nuclear reactors. Based on physical and topological modelling and comparison with experimental data we suggest a simple analytical approach to the settlement and the experimental determination of the noise factor during and after radiation exposure. This allows to use the specified criterial parameter along with other parameters when testing low-noise amplifiers.

Для цитирования

Венедиктов М.М., Оболенская Е.С., Киселев В.К., Оболенский С.В. Оценка воздействия ионизирующих излучений на электронные компоненты по результатам испытаний ограниченных выборок // Журнал радиоэлектроники. – 2017. – № 1.

Литература

  1. Rickets L.W. Fundamentals of Nuclear Hardening of Electronic Equipment. - N.Y. Willey-Ntranscience, 1973.
  2. Никифоров А.Ю., Телец В.А., Яшанин И.Б. и др. Способ разбраковки КМОП микросхем, изготовленных на КНД структурах, по стойкости к радиационному воздействию // Патент РФ №2364880 от 20.08.09 г.
  3. Виноградова О.М., Копнов П.В., Фомичев В.В., Яшанин И.Б. Автоматизированная информационная система «Статистическая обработка результатов радиационной отбраковки микросхем» // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2007614627 от 06.11.07 г.
  4. Clement D.C. and Jonson J.W. TRW Defense and Space Group Satellite Survivability Estimates. // IEEE Transactions on Nuclear Science, Dec. 1981. Vol. NS-28, No.6, pp.4199-4203.
  5. Качемцев А.Н, Киселёв В.К., Корсакова Н.Г. Способ определения стойкости электронных компонентов и блоков радиоэлектронной аппаратуры к воздействию ионизирующих излучений // Патент РФ № 2504862 от 17.07.12 г.
  6. S. V. Obolensky, A. V. Murel, N. V. Vostokov and V. I. Shashkin, Simulation of the Electron Transport in a Mott Diode by the Monte Carlo Method // IEEE Transaction on Electron Devices, v. 58, N 8, 2011, pp.2507-2510.
  7. E.L. Pankratov, S.V. Obolensky Dynamics of radiative point defects in gallium arsenide during relaxation of local heating // Int. Journal of Bifurcation and Chaos, v.18, N 9, (2009), 2845-2849.
  8. Оболенский С.В. Физико-топологическое моделирование характеристик субмикронных полевых транзисторов на арсениде галлия с учетом радиационных эффектов: Дис. док. техн. наук // С.В. Оболенский - Москва, 2003. - 292 с.
  9. Тарасова Е.А., Оболенский С.В., Дюков Д.И., Фефелов А.Г., Демидова Д.С. Моделирование мощных HEMT при облучении квантами высоких энергий // Физика и техника полупроводников. 12. 2012. Т. 46. № 12. 2012. С. 1587-1593.
  10. V.B. Shmagin, S.V. Obolensky, D.Y. Remizov, V.P. Kuznetsov, Z.F.Krasilnik Effect of Space Charge Region Width on Er-Related Luminiscense in Reverse Biased Si:Er-Based Light Emitting Diodes // IEEE Journal of selected topics in quantum electronics, v.12 №6, 2006, p.1556-1560.
  11. Мырова Л.О., Чепиженко А.В. Обеспечение стойкости аппаратуры связи к ионизирующим и электромагнитным излучениям -М.: Радио и связь, 1988, 296 с.
  12. Агаханян Т.М., Аствацатурьян Е.Р., Скоробогатов П.К. Радиационные эффекты в интегральных микросхемах. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 256 с.
  13. Вавилов В.С., Кекелидзе Н.П., Смирнов Л.С. Действие излучений на полупроводники. - М.: Наука, 1988. - 192 с.
  14. Вавилов В.С., Ухин Н.А. Радиационные эффекты в полупроводниках и полупроводниковых приборах. - М.: Атомиздат, 1969. - 311 с.
  15. Коноплева Р.Ф., Остроумов В.Н. Взаимодействие заряженных частиц высоких энергий с германием и кремнием. - М.: Атомиздат, 1975. - 128 с.
  16. Коноплева Р.Ф., Питвинов В.Л., Ухин Н.А. Особенности радиационного повреждения полупроводников частицами высоких энергий. - М.: Атомиздат, 1971. - 176 с.
  17. Аствацатурьян Е.Р., Громов Д.В., Ломако В.М. Радиационные эффекты в приборах и интегральных схемах на арсениде галлия. - Минск: Университетское, 1992. - 219 с.
  18. Киселева Е.В., Китаев М.А., Оболенский С.В., Трофимов В.Т., Козлов В.А. Радиационная стойкость перспективных арсенид галлиевых полевых транзисторов Шотки // ЖТФ, т.75, вып. 4, 2005, с.136-138.
  19. Тарасова Е.А., Демидова Д.С., Оболенский С.В., Фефелов А.Г., Дюков Д.И. Моделирование мощных HEMT при облучении квантами высоких энергий // ФТП, т.46, вып.12, 2012, с.1587-1592.
  20. Пузанов А.С., Оболенский С.В., Козлов В.А. Перенос носителей заряда через тонкую базу гетеробиполярного транзистора при радиационном воздействии // ФТП, т.49, вып.1, 2015, с.71-75.
  21. Демарина Н.В., Оболенский С.В. Электронный транспорт в нанометровых GaAs структурах при радиационном воздействии // ЖТФ, т.72, вып.1, 2002, с.66-71.
  22. Тарасова Е.А., Хананова А.В., Оболенский С.В., Земляков В.Е., Свешников Ю.Н., Егоркин В.И., Иванов В.А., Медведев Г.В., Смотрин Д.С. Исследование распределения электронов в GaN и GaAs структурах после gamma-нейтронного облучения // ФТП, т.50, вып.3, 2016, с.331-338.
  23. Пузанов А.С., Оболенский С.В., Козлов В.А., Волкова Е.В., Павельев Д.Г. XIX симпозиум Нанофизика и наноэлектроника", Нижний Новгород, 10-14 марта 2015 г. Высокочастотное детектирование процессов формирования и стабилизации кластера радиационных дефектов в полупроводниковых структурах // ФТП, т.49, вып.12, 2015, с.1585-1592.
  24. Кобболд Р. Теория и применение полевых транзисторов - Энергия, 1975.
  25. Hatsuaki F. Optimal noise figure of microwave GaAs MESFETs // IEEE Trans., v. ED-26, N 7, 1979, pp.1032 - 1036.
  26. Жалуд В., Кулешов В.Н. Шумы в полупроводниковых устройствах. - М: Сов. Радио, 1977. - 416 с.
  27. Шур М. Современные приборы на основе арсенида галлия. - М.: Мир, 1991. - 632 с.