用于空間探測的電子元器件輻照性能研究.pdf

1、輻射效應(yīng)是近年來航天器有效載荷電子系統(tǒng)及設(shè)備失效的主要原因之一。單粒子閂鎖可能拉低電源系統(tǒng)總線，甚至燒毀星上電源；單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)會導(dǎo)致數(shù)據(jù)出錯(cuò)；總劑量效應(yīng)會導(dǎo)致器件性能變差甚至失效。如何獲得電子元器件的以上輻照性能，設(shè)計(jì)加固保護(hù)措施和措施有效性驗(yàn)證就成了一個(gè)值得研究的問題。本文針對暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星硅陣列探測器電子學(xué)讀出系統(tǒng)用量很大的兩種芯片AD7476和DS18S20Z，開展了以下研究：
　?。?）根據(jù)暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星硅陣列探

2、測器電子學(xué)讀出系統(tǒng)工作情況，設(shè)計(jì)了一套電子元器件輻照性能研究系統(tǒng)，完成了電路原理圖、PCB設(shè)計(jì)和硬件電路調(diào)試。
　　（2）完成了FPGA程序設(shè)計(jì)和基于Labwindows/CVI的上位機(jī)程序設(shè)計(jì)。
　?。?）通過重離子加速器實(shí)驗(yàn)終端對AD7476和DS18S20Z進(jìn)行了輻照測試，探索了這兩款芯片的單粒子閂鎖能量閾值、閂鎖電流和單粒子翻轉(zhuǎn)情況。
　?。?）針對AD7476和DS18S20Z的單粒子閂鎖和單粒子翻轉(zhuǎn)特性，設(shè)

3、計(jì)了單粒子閂鎖加固保護(hù)措施，討論了單粒子翻轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)處理措施。
　　（5）進(jìn)行了激光脈沖模擬單粒子效應(yīng)實(shí)驗(yàn)初步驗(yàn)證 SEL加固保護(hù)措施的有效性；進(jìn)行了重離子加速器實(shí)驗(yàn)終端實(shí)驗(yàn)再次驗(yàn)證加固保護(hù)措施的有效性。
　?。?）通過鈷60輻射對AD7476和DS18S20Z進(jìn)行了總劑量特性研究，并對總劑量影響進(jìn)行評估分析。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，AD7476發(fā)生鎖定時(shí)，LET閂鎖閾值為14MeV*cm2/mg電流增量在30mA以上；采用2

4、0mA閂鎖電量增量作為斷電閾值，‘?dāng)嚯?秒、再上電’的鎖定保護(hù)措施十分有效。DS18S20的 LET閂鎖閾值為15MeV*cm2/mg，電流增量在15-30mA；使用了“在LDO串聯(lián)100歐姆限流電阻”的方法來達(dá)到閂鎖保護(hù)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果表明這種保護(hù)措施非常有效。
　　討論了DS18S20Z SEU現(xiàn)象數(shù)據(jù)處理方法，內(nèi)部寄存器值CRC校驗(yàn)；在軌溫度數(shù)據(jù)在地面繪制溫度曲線，剔除毛刺或者單點(diǎn)跳變；對每一溫度采集進(jìn)行多次次采集，通過剔除最