基于VDMOSFET的DC-DC轉換器輻射損傷預兆單元研究.pdf

1、DC/DC轉換器作為二次電源廣泛應用于太空輻射環(huán)境下，其輻射損傷可靠性成為亟待解決的問題。傳統(tǒng)的輻射加固設計和篩選方法存在生產周期長，成本高，性能落后等缺點。本文探索采用ePHM方法來解決DC/DC轉換器輻射損傷可靠性問題。 本文對DC/DC轉換器及其內部易損單元之一—VDMOSFT的輻射損傷機理和失效模式作了深入研究。設計并完成DC/DC轉換器和VDMOSFET的γ射線輻照實驗。在深入分析參數退化機理的基礎上優(yōu)選了敏感表征參量

2、。然后建立基于VDMOSFET的DC/DC轉換器輻射損傷預測模型。最后，依據此模型研制基于VDMOSFET的DC/DC轉換器輻射損傷預兆單元。 理論研究表明輻射后，VDMOSFET出現閾值電壓負漂、跨導退化、噪聲增大等失效模式；DC/DC轉換器出現效率降低、輸出電壓漂移、噪聲增大等失效模式。VDMOSFET閾值電壓負漂引起DC/DC轉換器失效有兩種模式。一是VDMOSFET閾值電壓低于PWM輸出電壓低電位，不能脫離飽和區(qū)而失效；

3、二是VDMOSFET閾值電壓負漂引起漏端電流增加，致使DC/DC轉換器轉換效率降低。 本文設計并完成VDMOSFET和DC/DC轉換器輻照實驗，實驗結果驗證了理論研究成果。對比分析電參數和噪聲參數，依據輻射損傷敏感表征參量選取原則，選取VDMOSFET的閾值電壓和DC/DC轉換器的輸出電壓、轉換效率作為預兆單元用輻射損傷敏感表征參量；選取噪聲幅值B為輻射損傷篩選、評價用敏感表征參量。 在深入研究VDMOSFET輻射參數退

4、化對DC/DC轉換器影響的基礎上，本文建立了基于VDMOSFET的DC/DC轉換器輻射損傷預測模型。理論計算和實驗結果表明所建立的輻射損傷預測模型是正確的，能準確的反映DC/DC轉換器的輻射損傷情況。 結合DC/DC轉換器輻射損傷失效機理、失效模式與ePHM實現方法，確定采用參數監(jiān)測的預兆單元方法。依據輻射損傷預測模型設計了基于VDMOSFET的DC/DC轉換器輻射損傷預兆單元電路原理圖和版圖，模擬和分析表明所設計的預兆單元完全