4-1 元器件和单元电路辐照效应的计算机模拟谢泽元 脉冲g射线入射到半导体内，使半导体原子受激，产生电子空穴对。在 P–N结耗尽区内产生的载流子，由外加反向电场收集，形成漂移电流。而耗尽区外产生的载流子，由于载流子浓度梯度的存在，要扩散过结，由外加电场收集，形成扩散电流。漂移电流与扩散电流之和称为一次光电流。一次光电流一旦注入双极晶体管基区，能导通晶体管时，在晶体管体的hfe作用下形成二次光电流。一次光电流与二次光电流流过电路中，引起线性电路的瞬态扰动，逻辑电路的电平翻转，甚至烧毁器件，使整个处于辐射场中的电子设备失效。为了缩短研究周期和节省试验费用，采取计算机模拟元器件和电路的瞬态辐照效应，可以避免一开始就从元件制造、电路设计、调试、辐照试验到再制造元件、设计、调试电路，辐照试验的反复循环过程。元器件和电路辐照效应的计算机模拟只需输入电路结构和器件模型及器件参数，由计算机自动列方程和求解方程迅速获得器件和电路的瞬态辐射响应结果。若计算结果不满足抗核指标要求，改变参数重新计算，直到满足抗核指标要求才进行电路设计和调试。 元器件和电路的辐照效应计算机模拟是以模型为基础、以器件的物理参数和几何参数为依据进行计算。器件的生产单位可以从制造器件的板图尺寸和生产工艺过程中提取这些参数，而使用器件的工程技术人员无法获得这些参数。因此，采用非破坏性测量分立器件的电气参数来计算其结面积、所加电压下的耗尽区宽度、扩散系数和少子寿命等是解决使用器件的工程技术人员模拟瞬态辐射响应的有关方法。电路的模拟计算按照瞬态模型和包含辐射的瞬态模型及电路结构列出非线性代数微分方程组
表1 3DK4B光电流峰值的实验值与计算值（mA）
采用向后欧拉法离散化进行求解，得到电路的瞬态响应和辐照瞬态响应结果。用显微镜测量 3DK9D和3DK4B的结面积为0.14 mm2和0.09mm2，而用非破坏性测量电气参数计算的结面积分别为0.132 mm2和0.082mm2。表1列出了3DK4B（20V偏压）的瞬态光电流峰值的模拟计算结果和闪光I辐照测试结果。用非破坏性测量3DK9D和3DK4B的电气参数计算的结面积与显微镜测量的结面积符合得很好，利用非破坏性测量器件的电气参数来计算的物理参数、几何参数模拟的瞬态光电流峰值与闪光 I辐照测试结果符合较好。双稳态电路无论是静态工作点，还是瞬态辐射响应波形的计算与实验测量结果都符合较好。 |
||||||||||||||||||||||
, 
, 
