辐照环境下晶体管特性参数测试与分析

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在中子辐照环境下,电子系统中的半导体器件会受到脉冲中子的作用,导致半导体器件遭受损伤,从而造成系统地不稳定。因此,研究半导体器件特性参数在遭受中子辐照时的变化情况及退火情况,对提高电子系统的可靠性、改善器件抗辐射能力将有很大意义。  双极型晶体管辐照前后放大倍数的倒数的变化量与中子注量具有线性关系,将已标定的晶体管置于中子场中,则其放大倍数会随中子注量的变化而变化。利用这一特点,可设计位移损伤观测器,通过对辐照环境下晶体管特性变化的测量来获取其损伤特性。由于辐照环境的特殊性,传统模拟测量方法存在精度低、效率低、集成度低、设备庞大、测量成本高且操作复杂等缺点。  本文提出一种新的晶体管特性参数多通道高精度集成测试方法,该方法以高精度数据采集为基础,通过计算中心对数据进行运算处理,得出实时测量结果,实现对多个晶体管的同时测量。基于该方法开发了一套辐照环境晶体管特性测试平台。平台以LabVIEW软件为核心构建,内嵌数据分析处理系统,底层使用高精度数据采集模块实现多通道数据采集及同步,使用DMA技术实现数据传输。首先根据测试系统的要求与技术指标,构建整个系统的设计框架,然后运用多任务并行处理技术使各模块之间同步协调,最后编写代码实现软硬件的无缝结合。该系统具有很好的人机交互界面,简单直观的测试信息,控制采集卡完成所有的测试任务并实现数据处理、存储和显示功能。  最后,利用该测试系统在CFBR-Ⅱ堆稳态工作情况下对晶体管的辐射损伤进行测试,根据测试结果对中子辐照环境下晶体管的损伤特性以及退火情况进行了分析和验证。
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