單片機(jī)系統(tǒng)X射線劑量增強(qiáng)效應(yīng)研究.pdf

1、自20世紀(jì)70年代初發(fā)現(xiàn)劑量增強(qiáng)效應(yīng)以來，電子器件和電路的X射線劑量增強(qiáng)效應(yīng)就引起了人們的普遍關(guān)注和高度重視，研究也在不斷的深入。劑量增強(qiáng)效應(yīng)是一種特殊的總劑量效應(yīng)，它不僅與射線的能量有關(guān)，同時(shí)還與材料、器件結(jié)構(gòu)及金屬化類型有關(guān)。隨著大規(guī)模集成電路中重金屬的廣泛應(yīng)用，及器件封裝屏蔽材料越來越趨向于重金屬化，劑量增強(qiáng)效應(yīng)也會變得越來越嚴(yán)重。本文以主要由Intel公司生產(chǎn)的16位單片機(jī)N80C196KC20、WSI公司的PSD501B1和X

2、24F128構(gòu)成的系統(tǒng)作為研究對象，通過X射線和γ兩種不同射線的輻照對比，對單片機(jī)系統(tǒng)電路和單元電路的劑量增強(qiáng)效應(yīng)進(jìn)行了研究。
　　本文詳細(xì)介紹了劑量增強(qiáng)效應(yīng)的歷史，國內(nèi)外的研究情況;通過論述X射線與物質(zhì)相互作用的規(guī)律，闡述了劑量增強(qiáng)效應(yīng)產(chǎn)生的根本原因。討論了材料、器件和集成電路的劑量增強(qiáng)效應(yīng)，以及器件劑量增強(qiáng)損傷程度的度量公式。
　　對單片機(jī)系統(tǒng)及單元電路劑量增強(qiáng)效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行了研究，并制定了實(shí)驗(yàn)方案。在X射線和γ，射

3、線輻射環(huán)境中分別進(jìn)行了單片機(jī)系統(tǒng)電路和單元電路的動態(tài)偏置輻照實(shí)驗(yàn)，通過對比，研究了單片機(jī)系統(tǒng)及單元電路的劑量增強(qiáng)效應(yīng)，同時(shí)也就單元電路的輻照敏感性對系統(tǒng)的影響進(jìn)行了研究。
　　以N80C196KC20單片機(jī)系統(tǒng)為研究對象，在器件劑量增強(qiáng)表征公式的基礎(chǔ)上，研究了系統(tǒng)劑量增強(qiáng)的表征方法，并將相對劑量增強(qiáng)系數(shù)的計(jì)算公式推廣到了系統(tǒng)電路。研究表明:動態(tài)偏置輻照狀態(tài)下，單片機(jī)系統(tǒng)電路及單元電路存在X射線劑量增強(qiáng)效應(yīng);提出了絕對失效判據(jù)的概念