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集成电路单元的抗辐射设计

藏鑫  
【摘要】: 研究探索半导体器件电路抗辐射损伤效应和机理,提高其抗辐射水平是近年国内外微电子学领域十分重视的课题之一。抗辐射电子学己逐步成为一门综合性很强的边缘学科并发挥着愈来愈重要的作用。外太空辐射环境主要以三种方式影响CMOS器件:总剂量辐射效应(TID)、单粒子翻转效应(SEU)和单粒子闩锁效应(SEL)。 本文阐述了MOS器件总剂量辐射效应及研究方法。讨论了SiO2/Si界面系统中氧化物陷阱电荷和界面陷阱电荷的特性。根据SiO2/Si界面系统陷阱电荷辐射变化规律,对CMOS简单逻辑门电路从电路设计角度进行总剂量辐射加固,给出的SPICE模拟结果表明了这种方法在辐射引起NMOS、PMOS管阈值电压分别漂移0.15V、0.1V条件下,电路的噪声容限基本不受影响。CMOS反相器、NOR、NAND是CMOS数字电路的基本构成单元,对CMOS数字电路进行抗总剂量辐射加固,关键是对CMOS反相器NOR、NAND来进行抗总剂量辐射加固的电路设计。 本文介绍了单粒子翻转产生的机理和它们分别对CMOS数字电路和静态存储单元造成的影响,从电路设计方面采用辅助电路设计和冗余电路设计等方法来进行抗单粒子翻转加固的研究,在此基础上又研究了D触发器的抗单粒子翻转的电路设计,并利用SPICE软件对加固电路进行仿真验证。


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