单粒子效应电路模拟方法研究论文

空间辐射环境下，高能电子容易在航天器外围介质材料内部或穿过航天器屏蔽层在其内部的介质材料上沉积。 当这些介质材料表面与周围其他部件的电位差或者材料内部沉积电荷产生的电场超过一定阈值时会发生放电现象，即深层充放电效应。介质的深层充放电效应可以影响材料的绝缘性能，产生的放电脉冲会干扰航天器上电子仪器的正常工作，严重时会使航天器发生故障。空间辐射对电子学系统的辐射破坏主要有电离效应和位移损伤。电离效应又包括总剂量电离损伤和单粒子效应。总剂量电离损伤可使半导体电导率发生变化, 漏电流的增加和时间响应的变坏等, 表面器件以总剂量电离损伤为主。单粒子效应SEE (Single even t effect) 是粒子辐射的另一类电离效应。当高能重离子穿过半导体存储器的灵敏体积时, 它在单位距离上产生很高的电离密度, 有可能产生足够的电荷使存储态翻转, 导致存储信息的错误, 这就是所谓的单粒子扰动SEU (Single even t up set) , 有时也称之为软错误, 这类错误可以通过程序重写等方法进行改正, 但无疑对计算机系统性能降低或失灵存在潜在威胁。还有另一类称之为硬错误的单粒子效应, 硬错误包括单粒子烧毁SEB (Single even tbu rnou t) 和单粒子锁闭SEL (Single even tlatchup ) 等, 除非电路电源电流有限, 这类错误的发生将导致半导体器件物理上的永久性破坏。

单粒子效应,顾名思义,是由单个的高能粒子引起的。单粒子翻转的假设首先是由Wallmark and Marcus在1962年提出的。而第一次被观测到的卫星异常,是由Binder et al.在1975年报告的。May and Woods观测到由α粒子引起的软错误,他们研究中的α粒子不是来自行星际空间中的,而是从集成电路的封装材料中痕量级（ppm）的铀和钍的自然衰变中来的。