Объемные ионизационные эффекты в ПП и ИС (ИЭТ) при воздействии импульсного ИИ презентация

ИИ

Тема Лекции-3

2. Зависимость ИР от электрофизических параметров материала и конструктивных особенностей активной области изделия)
3. Влияние на ИР спектрально-энергетических (СЭХ) и амплитудно-временных (АВХ) характеристик импульса ионизирующего излучения
4. Проблемы учета этого влияния при радиационных испытаниях (требования стандартов и реальная ситуация).
5. Учет влияния длительности и формы импульса ИИ на ИР изделий (отечественный и зарубежный подходы к проблеме)

кратковременной ионизацией объемов элементов импульсными ИИ и проявляются в форме ионизационной реакции.
По причине возникновения переходные ионизационные эффекты разделяют на первичные – обусловленные непосредственно энергией излучения и паразитные (вторичные) – обязанные своим происхождением инициированному излучением перераспределению энергии внутренних и сторонних источников.

↑ Формирование фототоков в биполярном транзисторе

фототока p-n перехода при воздействии колоколообразного импульса ИИ ↓

↑ Пример типичного первичного ионизационного эффекта – ионизационного тока коллекторного перехода биполярного транзистора

биполярных ИС наиболее заметное влияние на параметры ионизационной реакции оказывает эффект формирования вторичных ионизационных токов. Он связан с усилением первичного ионизационного коллекторного перехода, втекающего в область базы. При работе в ключевом режиме имеет место отпирание перехода база-эмиттер при условии, когда падение напряжения на базовом сопротивлении от первичного ионизационного тока превышает напряжение отпирания транзистора. Именно этот эффект определяет уровень бессбойной работы цифровых биполярных ИС. Эффект вторичного ионизационного тока проявляет себя даже при нулевом сопротивлении в базовой цепи за счет падения напряжении на внутреннем сопротивлении базовой области транзистора. Но имеет это место при более высоких мощностях поглощенной дозы ИИ.

кр (МУ) · Эγ (МУ)/Эγ (ТУ)
(УБР, УТЭ)

Рγ max ни= Кт-1·(1 - δ) -1· Рγ max тр· Эγ (ТУ)/Эγ (МУ) (ВПР, КО)

Ionizing Radiation

max ∙ [ Wj + Lp∙erf (t/ τp)1/2
+ Ln∙erf (t/ τn)1/2], (1)
erf(x) - интеграл функции ошибок
Предельные значения:
Imax(ст.) = q ∙ Sj ∙ G ∙ Pmax ∙ [ Wj + Lp + Ln ]. (2)
Imax = q * Sj * G * Pmax * (π/2)1/2 * (D∙Tи)1/2 (3)
Tи << τn, τp ( D – в определяющей области собирания НЗ
Imax= q * Sj * G * Pmax * (D∙τ)1/2 (4)
Tи >> τn, τp

ограничение объема собирания НЗ :
- по глубине перехода - низкоомной подложкой n+ - Si,
- в боковом направлении для интегральных приборов - изоляцией кармана (ячейки), в котором сформированы переходы.
Решая одномерное уравнение непрерывности для области нейтрального высокоомного коллектора стандартной эпитаксиально-планарной n-p-n-n+ - структуры (для p-n-p-p+ - аналогично) с граничным условием на левой границе р(x=0) = 0 и равенством диффузионных потоков дырок на правой границе с низкоомной подложкой, авторы получили вклад этой области в Ip:

· [ Lp·th(W/Lp) +
Ls/ch(W/Lp) ] (1)
W = Wэп - Xj - Wj, Lp2 = Dp · τp ,
Ls - диффузионная длина дырок в подложке n+.

[ Lp·th(W/Lp) - 8W·B(t,W)], (2)

EXP [ (-(2n+1)2 · π 2 - 4W2 /(Dp · τp )) · Dp · t / (4W2 ) ]
B(t,W) = --------------------------------------------------------------------
4W2 /Lp2 + (2n+1) · π 2

Sj * (Wj + Wn*An + Wp*Ap) + τn *Р*Ln2/4]

Wp, Wn - толщины областей собирания НЗ;
Ap = Ln/Wp * th(Wp/Ln) - коэффициент собирания электронов в р-области ( аналогично An для дырок в n-области);
Р - периметр перехода с внешней преобладающей по вкладу в Imax n-областью.