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4-28 γ 总剂量辐射对运算放大器性能的影响陈盘训 谢泽元在四川原子核应用技术研究所 5.92´1015Bq 60Co源上对15种运算放大器（其中国产为11种，美国产为4种）(以下简称运放)进行了g 总剂量辐射效应实验。实验按国家标准“半导体器件辐射加固试验方法 g 总剂量辐射试验”的要求进行。器件辐照时采用了加偏置和不加偏置的移地测量方法。根据器件性能退化的不同速度，在3个 g 剂量率下进行辐照试验，即0.022，0.17和0.56Gy(Si)/s。每次辐照结束，所有器件的电参数在1h测完。因此，两次辐照仅相隔1h。每种运放样品为5~10只不等。样品实验板辐照面积为10cm´10cm。实测样品板上总剂量偏差不大于4.8%。采用硫酸亚铁和电离室2种方法测量辐照 g 剂量率。实验观察到随着辐射总剂量 D的增加，运放的输入偏置电流、输入失调电压和开环增益等电参数都产生了退化。图1给出了F007C高增益通用运放输入偏置电流变化量D IB与总剂量D的关系，表1为15种运放总剂量辐射失效阈的比较。实验结果表明，除个别器件外，国内运放的总剂量水平在0.14~7kGy(Si)之间，美国公司市售运放产品总剂量水平大约也处于这个范围。可以认为，国内和国外的市售运放抗总剂量水平大致相当。
对于g总剂量辐射而言，双极器件优于BiCMOS工艺；低功耗运放优于其它种类运放；不同厂家生产的同种类型运放，抗总剂量水平可能相差一个量级；加偏置和不加偏置辐照，引起运放产生损伤的差别不大。就运放电参数而言，输入偏置电流IB对总剂量辐射最灵敏，在低和中等总剂量水平下，DIB与D有较好的线性关系，在高总剂量水平下，DIB趋于饱和。总剂量辐射下，输入失调电压和失调电流与D的关系不呈平滑变化曲线。开环电压增益对总剂量辐射不很灵敏。运放的g 总剂量辐射损伤会在室温下退火，退火速度较之CMOS逻辑器件慢。在电子系统加固设计时，通过表征试验，在市售运放产品中，可以选择到g 总剂量辐射水平较高的器件。 表 1 典型运算放大器总剂量辐射失效阈的比较
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