雙極晶體管總劑量輻射效應(yīng)及其表征方法研究.pdf

1、雙極電路廣泛應(yīng)用于航天、核反應(yīng)堆等具有輻射性的領(lǐng)域。研究表明，輻射后雙極器件參數(shù)退化是該類電路穩(wěn)定性降低的主要因素之一，因此迫切需要對雙極晶體管輻射損傷效應(yīng)進行深入研究，并提出一種表征方法來評價雙極晶體管的抗輻射能力。隨著對電子元器件低頻噪聲的深入研究，人們發(fā)現(xiàn)低頻噪聲能更敏感的反映出半導(dǎo)體器件的內(nèi)部缺陷。理論研究表明，雙極晶體管經(jīng)輻照引起的內(nèi)部缺陷所導(dǎo)致低頻噪聲的相對變化量要遠遠大于其增益的相對變化量。因此本文利用1/f噪聲作為分析工

2、具，通過測量雙極晶體管的1/f噪聲，對器件的質(zhì)量、可靠性和抗輻照能力進行評估和表征。
　　 本文首先在研究雙極晶體管工作原理和輻射應(yīng)用環(huán)境的基礎(chǔ)上，深入分析了雙極晶體管輻射損傷的失效模式及失效機理。其次，研究雙極晶體管低頻噪聲測試方法，建立測試低頻噪聲電路。大量的噪聲測試結(jié)果(白噪聲、1/f噪聲和g-r噪聲)表明，該測試電路能準確測試并分析雙極晶體管低頻噪聲及其表征參數(shù)。第三，基于上述理論研究和測試系統(tǒng)，完成了雙極晶體管多次劑量

3、(30krad、90krad、210krad、450krad)輻射試驗及其試驗結(jié)果對比分析，輻射前后器件的常規(guī)電參數(shù)(電流增益)和低頻噪聲參數(shù)(1/f噪聲幅度B，頻率指數(shù)γ和轉(zhuǎn)折頻率fc)的變化趨勢表明：隨著輻射劑量的增加，雙極晶體管的電流增益不斷減小，1/f噪聲不斷增加。第四，基于上述實驗結(jié)果和理論研究，對比分析了輻照前后電參數(shù)和噪聲參數(shù)的變化規(guī)律，優(yōu)選出了I/f噪聲幅值B作為噪聲靈敏表征參量，基于雙極晶體管1/f噪聲模型，引入輻射損