实际上的空间环境不仅仅只是包含大量的宇宙射线,还存在很大的一个温度梯度。对于空间运行的航天器来说,温度梯度的来源为辐射,航天器背太阳面的温度最低可达-180℃,而对于正对太阳面温度却可达到最高115℃。因此在轨航天器在实际运行期间将会面临温度环境的较大变化,为了保障航天器电子学系统在轨安全运行,一般都要求空间应用的半导体器件和集成电路在较大的温度范围内都能正常工作。
如第3章所述,当重离子入射半导体器件的敏感体积(通常为处于“截止”状态的晶体管,例如处于反向偏置的漏/衬底结)时,电荷被敏感节点收集,在受辐照晶体管处形成一个瞬态电流。这个存储单元内的瞬态电流可能产生一个SEU,也可能仅对电路产生一个扰动而不产生SEU,是否产生SEU取决于沉积的电荷及其随时间的变化关系。这种瞬态电流脉冲宽度随温度的升高而增加,其电流峰值随着温度的升高而减小。同时Si禁带宽度随温度的升高而减小,因此在Si中生成电子-空穴对所需的能量也随之减小,最后导致收集到的总电荷随温度的升高而增加,但增加量较小。
在验证器件在不同温度下对于单粒子翻转效应的敏感性时,通常试验中采用感温探头以及陶瓷加热片对半导体器件或集成电路的芯片温度进行实时监控及调制。如图4-4所示,使用导热硅胶将加热片固定在半导体芯片正下方的PCB面板上,然后感温探头固定在芯片旁边的位置,通过一个反馈电路来完成整个温度控制系统的监测及调控,温度控制仪对实时感温探头监测的温度值进行采集,并且与设定的温度值相比较,如果采集的实际温度低于设定温度,则会适当地增加加热片功率来增加温度,如果采集温度高于设定温度,则会降低加热片的功率,以此来调节芯片的温度,一般要求控制精度在±1℃范围内。(www.xing528.com)
图4-4 待测器件温度控制示意图
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