Методы и средства оценки и прогнозирования сбоеустойчивости аналоговых интегральных микросхем при воздействии отдельных ядерных частиц

• Автор: Криницкий, Александр Васильевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 126 с. : ил.

1.1. Внешние воздействующие факторы космического пространства, влияющие на бортовую аппаратуру космических аппаратов
1.2. Локальные радиационные эффекты в интегральных схемах при воздействии на них отдельных ядерных частиц .
1.3. Особенности возникновения в интегральных схемах кратковременных импульсов, вызванных тяжелыми заряженными частицами

1.4. Выводы.

Глава 2. Расчетное моделирование возникновения в интегральных схемах кратковременных импульсов, вызванных отдельными ядерными частицами .

2.1. Расчетное моделирование ионизационной реакции рп перехода

2.2. Расчетное моделирование ионизационной реакции в транзисторных структурах цифровых и аналоговых интегральных схем.
2.2.1. Формирование ионизационной реакции в активных элементах цифровых интегральных схем.
2.2.2. Формирование ионизационной реакции в активных элементах аналоговых интегральных схем.

2.3. Расчетное моделирование ионизационной реакции в аналоговых интегральных схемах

2.4. Выводы.

Глава 3. Экспериментальные исследования кратковременной ионизационной реакции в аналоговых интегральных схемах на моделирующих установках и имитаторах
3.1. Техническое обеспечение экспериментальных исследований кратковременной ионизационной реакции в аналоговых интегральных схемах на моделирующих установках.
3.2. Техническое обеспечение экспериментальных исследований кратковременной ионизационной реакции в аналоговых интегральных схемах на имитирующих установках.
3.3. Разработка требований к аппаратнопрограммным средствам для экспериментальных исследований кратковременной ионизационной
реакции в аналоговых интегральных схемах.
3.4. Доработка и модификация аппаратнопрограммных средств и лазерных имитаторов с целью возможности оценки показателей стойкости аналоговых интегральных схем к эффектам иголок
3.5. Результаты экспериментальных исследований по определению чувствительности аналоговых интегральных схем к эффектам иголок
при воздействии отдельных ядерных частиц.
3.6. Выводы.
Глава 4. Методическое обеспечение оценки стойкости интегральных схем к одиночным кратковременным импульсам ионизационной реакции,
вызванных воздействием отдельных ядерных частиц
4.1. Анализ задания требований и существующих методов оценки
стойкости интегральных схем при воздействии отдельных ядерных частиц
4.2. Обоснование методов оценки стойкости к кратковременным импульсам ионизационной реакции при воздействии па аналоговые интегральные схемы
отдельных ядерных частиц
4.3. Расчетноэкспериментальные методики оценки параметров чувствительности аналоговых интегральных схем к кратковременным импульсам ионизационной реакции при воздействии отдельных ядерных частиц
4.3.1. Методика определения зависимости сечения эффекта иголок аналоговых интегральных схем от линейной потери энергии тяжелых заряженных частиц.
4.3.2. Методика определения зависимости сечения эффекта иголок аналоговых интегральных схем от энергии протонов.
4.3.3. Методика определения параметров чувствительности аналоговых интегральных схем, основанная на применении локального воздействия лазерного излучения субнаносекундного диапазона
4.4. Методики проведения экспериментальных исследований аналоговых интеральньтх схем на моделирующих установках и имитаторах.
4.4.1. Методика проведения экспериментальных исследований аналоговых интегральных схем на ускорителях ионов
4.4.2. Методика проведения экспериментальных исследований аналоговых интегральных схем на ускорителях протонов и генераторе нейтронов
4.4.3. Методики проведения экспериментальных исследований аналоговых интегральных схем с использованием лазерных имитаторов пикосекундной длительности.
4.5. Выводы.
Заключение
Список литературы


Методы испытаний часть и в проекте нормативного документа по стандартизации РКТ Аппаратура радиоэлектронная бортовая космических аппаратов. Методы испытаний аналоговых и аналогоцифровых интегральных микросхем к воздействию одиночных высокоэнергетических протонов и тяжлых заряженных частиц космического пространства на ускорителях заряженных частиц. Результаты диссертации вошли в отчетные материалы по НИР и составным частям ОКР Облепиха2, Кругозор, Кругозор и др. Минобороны России, Роскосмоса и предприятий оборонного комплекса. ИС кратковременных импульсов, вызываемых ОЯЧ. Проведен анализ номенклатуры ЭКБ, применяемой в Б А КА. Вторая глава содержит результаты моделирования характеристик кратковременных импульсов напряжения в полупроводниковых структурах при локальном энерговыделении в чувствительных микрообъемах элементов ИС и выходных импульсов напряжения, возникающих в аналоговых ИС, Проведенные расчеты подтвердили необходимость учета при оценке выходной реакции аналоговых ИС двух основных компонент ионизационного тока дрейфового и диффузионного. Анализ результатов расчетного моделирования позволил выявить ряд основных закономерностей и механизмов формирования ИР для ИС. Третья глава посвящена обоснованию основных требований к техническим средствам проведения исследований по оценке стойкости ИС к сбоям, связанных с возникновением кратковременных импульсов, вызываемых ОЯЧ. Обосновываются состав аппаратнопрограммных средств, позволяющий при проведении испытаний обеспечивать задание режимов функционирования ИС, контроль параметров ИС в процессе испытаний с их регистрацией, дозиметрическое сопровождение испытаний и т. Приведены результаты оригинальных экспериментальных исследований аналоговых ИС на стойкость к воздействие ионов, высокоэнергетических протонов и нейтронов, а также результаты, полученные с использованием лазерных имитаторов, показавших сходимость полученных результатов с результатами расчетного моделирования. В четвертой главе представлен анализ существующих методов оценки стойкости ИС при воздействии ОЯЧ, а также задания требований по их стойкости. Рассмотрены общие методические подходы экспериментальных исследований, учитывающих особенности формирования ИР в аналоговых ИС для оценки уровней их стойкости по эффектам иголок и предложены расчетноэкспериментальные методы и методики оценки и прогнозирования стойкости аналоговых ИС к эффектам иголок. ГЛАВА 1. В околоземном пространстве КА подвергается воздействию ряда факторов космической среды, влияющих на его работоспособность. В самых трудных условиях эксплуатируются устройства, элементы и материалы, расположенные вне герметичных отсеков на внешней поверхности КА. Наиболее интенсивными первичными факторами, влияющими па внешнюю поверхность КА и его работоспособность, являются космический вакуум, потоки плазмы, корпускулярные и магнитные излучения, микрометеориты. Они способствуют созданию собственной атмосферы КА и его электризации. Собственная атмосфера возникает изза изменения космического вакуума самим КА за счет эрозии материалов с негерметизированных поверхностей, утечек газа и его конденсата из герметизированных отсеков, выхлопных продуктов двигателей газы, частицы несгоревшего топлива. Собственная атмосфера изменяет физические и химические характеристики космического пространства вблизи КА. Кроме того, ионы, атомы и молекулы собственной атмосферы, осаждаясь на внешних поверхностях функциональных элементов БА КА, образуют пленку загрязнения, которая под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца, потока частиц протонов, электронов и т. В результате создаются специфические условия для работы аппаратуры КА или отдельных его узлов, как правило, нарушающие ее нормальное функционирование. Это касается бортового радиоэлектронного оборудования, установленного в негерметизированных отсеках или па внешней поверхности КА. БА КА, находящаяся внутри КА в гермоконтейнерах, главным образом подвергаются воздействию ионизирующих излучений ИИ космического пространства КП.