На главную страницу Редакционная коллегия Содержания выпусков К сведению авторов Авторская карточка Редакционная этика English






Стр.
Выпуск 3, 2015
5-12
Исследование 65-нм КМОП однопортовых и многопортовых блоков статических ОЗУ на ячейках памяти DICE к воздействию импульсов лазерного излучения

Ю.В. Катунин1, Д.В. Савченков2, В.Я. Стенин1,2, П.В. Степанов1

1ФГУ «Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований Российской академии наук»
Россия, г. Москва
e-mail: yu.v.katunin@gmail.com
2Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Россия, г. Москва

Блок КМОП кэш оперативно запоминающего устройства (ОЗУ) 128×32 бит и блок многопортового ОЗУ (регистрового файла) 32×64 бит на основе ячеек DICE с увеличенным расстоянием между чувствительными узлами характеризуются пороговыми значениями энергии сбоя ячеек памяти 3,55-4,05 нДж при воздействии лазерных импульсов излучения. Эти значения в 20 раз превышают пороги сбоя блока 65-нм КМОП кэш и в 3,5 раза блока многопортового 65-нм КМОП ОЗУ (регистрового файла) на шести транзисторных ячейках памяти. В блоках ОЗУ на основе ячеек DICE отсутствуют многократные сбои в отличие от блоков ОЗУ на основе шеститранзисторных ячеек.

Ключевые слова: одиночные сбои, ячейки памяти DICE, КМОП ОЗУ, многопортовые ОЗУ, импульс лазерного излучения, пороговая энергия сбоя.
13-16
Влияние гамма-излучения на характеристики мощных МОП-транзисторов

Ю.В. Богатырев1, С.Б. Ластовский1, С.В. Шведов2, С.А. Cорока2, О.Н. Холод1

1ГНПО «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению»
Беларусь, г. Минск
e-mail: bogat@ifttp.bas-net.by
2ОАО «Интеграл»
Беларусь, г. Минск

Представлены результаты экспериментальных исследований радиационной стойкости мощных n-канальных МОП-транзисторов IFP50N06 при воздействии гамма-излучения Со60.

Ключевые слова: мощные МОП-транзисторы, гамма-излучение, радиационная стойкость, электрический режим.
17-22
Изменение параметров комплементарных биполярных транзисторов при воздействии ионизирующих излучений

О.В. Дворников1, В.А. Чеховский2, В.Л. Дятлов1, Ю.В. Богатырев3, С.Б. Ластовский3

1ОАО «Минский научно-исследовательский приборостроительный институт»
Беларусь, г. Минск
2Национальный научно-учебный центр физики частиц и высоких энергий Белгосуниверситета
Беларусь, г. Минск
3ГНПО «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению»
Беларусь, г. Минск
e-mail: bogat@ifttp.bas-net.by

Исследовано влияние электронов с энергией 4 МэВ и гамма-излучения Co60 на характеристики комплементарных биполярных транзисторов. Установлено, что воздействие флюенса электронов FE = 3·1014 см-2 вызывает спад максимальной величины коэффициента передачи тока βn-p-n-транзисторов на 50 %, p-n-p – на 65 %, уменьшение максимального значения граничной частоты fT n-p-n-транзисторов на 12 %, p-n-p – на 4 %. При поглощенной дозе гамма-излучения DG = 3 Мрад зафиксировано уменьшение β на 35 % для n-p-n-транзисторов, 53 % для p-n-p, fT – на 10 % для n-p-n, 11 % для p-n-p.

Ключевые слова: аналоговые интегральные схемы, комплементарные биполярные транзисторы, радиационная стойкость.
20-23
Исследование возможности создания стенда гамма-толщинометрии для расчета локальных дозовых нагрузок в бортовой аппаратуре космических аппаратов

С.В. Хоркин, С.А. Соболев

ОАО «Корпорация «Комета»
Россия, г. Москва
e-mail: s_sobolev@mail.ru

Проблема обеспечения стойкости бортовой аппаратуры космических аппаратов (КА) на существующей элементной базе может быть решена уточнением локальных доз для отдельных электрорадиоизделий, использованием рациональной компоновки бортовой аппаратуры и установкой локальной дополнительной защиты. Поскольку масса КА критична, дополнительная защита приборов должна быть оптимальна. Следовательно, большое значение имеет точность расчета поглощенных доз. В данной работе предложен проект стенда для их измерения и построения геометрической модели блоков для использования в программах расчета локальных дозовых нагрузок.

Ключевые слова: космический аппарат, геометрическая модель, стенд, бортовая аппаратура.
28-31
Математическое моделирование работы биполярного транзистора и схемы на его основе в условиях воздействия нейтронного излучения

А.С. Аверяскин, А.В. Хананова

ФГУП «Российский Федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. академ. Е.И. Забабахина»
Россия, Челябинская обл., г. Снежинск
e-mail: avkhananova@mail.ru

Представлена разработанная модель биполярного кремниевого эпитаксиально-планарного n-p-n-транзистора на основе его эквивалентной схемы, позволяющая учитывать изменение параметров транзистора в ходе нейтронного облучения. Также приведены результаты моделирования работы схемы логического инвертора на основе данного транзистора при нейтронном облучении.

Ключевые слова: биполярный транзистор, нейтронное излучение, математическая модель, радиационные эффекты.
32-38
C-элементы на основе DICE-ячейки как элементы сбоеустойчивых самосинхронных схем

И.А. Данилов, А.И. Шнайдер, А.О. Балбеков, Ю.Б. Рогаткин

ФГУ «Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований Российской академии наук»
Россия, г. Москва
e-mail: danilov@cs.niisi.ras.ru

Рассмотрены вопросы создания элементной базы, необходимой для автоматизированного проектирования асинхронных и самосинхронных схем на примере разработки важных для данного класса устройств C-элементов. Предложены три варианта сбоеустойчивой реализации С-элемента на основе ячейки DICE.

Ключевые слова: С-элементы, асинхронные схемы, самосинхронные схемы, сбоеустой-чивость, одиночные ядерные частицы, DICE, автоматизированное проектирование.
39-43
Действие радиации на вольт-амперные характеристики силовых полупроводниковых приборов на основе кремния

С.И. Матюхин1, В.О. Турин1, А.В. Ставцев2, Д.О. Малый1, А.А. Писарев1, Д.А. Титушкин1

1ФГБОУ ВПО «Государственный университет – УНПК»
Россия, г. Орёл
e-mail: sim1@mail.ru
2ЗАО «Протон-Электротекс»
Россия, г. Орёл

Представлены результаты теоретического исследования влияния накопленной дозы радиации на вольт-амперные характеристики силовых полупроводниковых приборов на основе кремния. Показано, что в отличие от маломощных приборов, у которых действие радиации приводит к падению порогового напряжения и росту дифференциального сопротивления, пороговое напряжение силовых приборов под действием радиации, как правило, растёт, а дифференциальное сопротивление практически не меняется.

Ключевые слова: математическое моделирование, полупроводниковые приборы, вольт-амперная характеристика, воздействие радиации.
44-49
Расчет токов генерации и эффективности структур бета-вольтаических элементов на основе источника никель-63

Ю.С. Нагорнов1, В.Н. Мурашев2, А.А. Краснов2

1ФГБОУ ВПО «Тольяттинский государственный университет»
Россия, г. Тольятти
2ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия, г. Москва
e-mail: rq-georg@rambler.ru

Приведена теоретическая оценка коэффициента полезного действия (КПД) источников электрического питания на основе различных структур бета-вольтаических элементов, использующих изотоп Ni-63. Для проведения оценки использовалась модель генерации носителей заряда в области пространственного заряда и результаты численного решения системы уравнений непрерывности и выражения для плотности тока. Рассмотрены три структуры: структура с утончённой базой до толщины 10-15 мкм, структура с щелями глубиной 100 мкм, на стенках которых реализован p-n-переход, а также двухсторонняя структура с двумя p-n-переходами и дополнительным переходом металл-оксид-полупроводник. Как показали расчеты, последняя структура оказалась наиболее эффективной с КПД 2,4 % и удельным током на единицу объема порядка 0,5 мА/см3.

Ключевые слова: бета-вольтаический эффект, полупроводниковые структуры, КПД, никель-63, моделирование генерации тока, расчет эффективности.
50-56
Влияние мощности дозы и энергии ионизирующего излучения на долговременную деградацию электропараметров кремниевых интегральных микросхем

Н.Н. Панюшкин

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»
Россия, г. Воронеж
e-mail: NNPAN@yandex.ru

Представлены результаты анализа влияния мощности дозы и энергии ионизирующего излучения на дозовую чувствительность электропараметров кремниевых интегральных схем в рабочем диапазоне температур. Дана оценка эквивалентности гамма- и рентгеновского излучения по дозовым эффектам.

Ключевые слова: мощность дозы, энергия ионизирующего излучения, температура, интегральная схема, биполярный транзистор, МОП-транзистор.
57-61
Сравнение диффузионных и эпитаксиальных методов получения радиационно-стойких структур силовых полупроводниковых приборов

В.Н. Лозовский, В.П. Попов, Б.М. Середин

ФГБОУ ВПО «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова»
Россия, г. Новочеркасск
e-mail: seredinboris@gmail.com

Показано, что силовые полупроводниковые приборы, полученные с применением метода термомиграции, обладают большей стойкостью к воздействию радиации по сравнению с диффузионными аналогами. Выяснено, что этот результат связан с двумя факторами. Во-первых, метод термомиграции позволяет оптимизировать толщину базового слоя прибора, во-вторых, – получать более резкое распределение легирующей примеси в области эмиттера.

Ключевые слова: силовой полупроводниковый прибор, радиационная стойкость, кремний, p-n-переход, диффузия, термомиграция.
62-64
Экспериментальный стенд для исследования электрофизических параметров чувствительных элементов алмазных датчиков ионизирующего излучения

А.А. Алтухов, В.А. Колюбин, С.А. Львов, М.Г. Ситников

ООО «Производственно-технологический центр «УралАлмазИнвест»
Россия, г. Москва
e-mail: mgsitnikov69@mail.ru

Разработан экспериментальный стенд для измерения подвижности и времени рекомбинации носителей заряда в алмазных датчиках ионизирующего излучения. Проведённые исследования этих параметров в пластине из монокристалла алмаза электронного качества (scCVD) толщиной 300 мкм позволили оценить время рекомбинации.

Ключевые слова: алмазный датчик, подвижность носителей заряда.
65-66
Влияние пространственного заряда на работу алмазных датчиков ионизирующего излучения в спектрометрическом режиме

А.А. Алтухов, В.А. Колюбин, С.А. Львов, М.Г. Ситников

ООО «Производственно-технологический центр «УралАлмазИнвест»
Россия, г. Москва
e-mail: mgsitnikov69@mail.ru

Проведены экспериментальные исследования процессов, влияющих на сбор заряда в алмазном спектрометрическом датчике ионизирующего излучения. Показано, что особенности работы прибора при высоких загрузках могут быть объяснены накоплением электрического заряда в материале датчика. Сделана оценка величины этого заряда для пластины scCVD размером 3×3 мм2 и толщиной 300 мкм.

Ключевые слова: алмазный датчик, эффективность сбора заряда.
67-72
Сравнительная оценка вероятности бессбойной работы TMR и DICE-триггеров

Д.А. Лебедев1, А.А. Краснюк1,2

1ФГУ «Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований Российской академии наук»,
Россия, г. Москва
2Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Россия, г. Москва
e-mail: aakr@cs.niisi.ras.ru

Рассмотрен параметрический анализ на основе метода оценки вероятности бессбойной работы резервированных триггерных элементов памяти. Приведены соотношения и результаты расчета. Задачи выбора оптимальных структурных решений, которые обеспечивают наилучшую стойкость и сбоеустойчивость микропроцессоров при максимальном быстродействии, производительности и минимальных технологических, топологических и конструктивных затратах требуют проведения предварительного сравнительного анализа различных схемотехнических и функциональных решений при разработке микропроцессоров с резервированием. Показано, что сбоеустойчивость базовых flip-flop триггеров имеет определяющее значение для показателей бессбойной работы элементов памяти для схем с резервированием.

Ключевые слова: резервирование, однократные сбои, триггеры, ячейки памяти, моделирование, сбоеустойчивость, троирование.
73-75
Помехоустойчивая автоматизированная система управления и контроля малогабаритными импульсными ускорителями

А.В. Родигин, В.А. Пикарь, С.Л. Эльяш

ФГУП «Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики»
Россия, Нижегородская обл.,г. Саров
e-mail: rodigin-av@mail.ru

Разработана автоматизированная система управления и контроля (АСУиК) малогабаритными импульсными ускорителями (МИУ) типа АРСА. АСУиК обеспечивает работу МИУ в режимах набора дозы и однократном, мониторирование работы МИУ, документирование процесса испытаний. АСУиК обладает высокой помехоустойчивостью благодаря полной волоконно-оптической развязке.

Ключевые слова: автоматизированная система, ускоритель, монитор-дозиметр, помехоустойчивость, электромагнитная совместимость.
76-79
Метрологическая аттестация ускорителя АРСА в электронном режиме

Н.И. Терентьев, А.В. Бодрова

ФГУП «Научно-исследовательский институт приборов»
Россия, Московская обл., г. Лыткарино
e-mail: niterentev@niipribor.ru

Проведена метрологическая аттестация ускорителя АРСА в электронном режиме для обеспечения исследования чувствительности интегральных микросхем к тиристорному эффекту. Проведен контроль поглощенной дозы за импульс и диаметра пучка на расстоянии 1 см от трубки. Параметры соответствуют документации. Средняя энергия излучения составила 0,4 МэВ. Определены зависимости поглощенной дозы от расстояния до трубки и по сечению пучка. Угол выхода излучения от оси составил 110. Проведена оценка стабильности параметров ускорителя по среднеквадратичному отклонению.

Ключевые слова: ускоритель электронов АРСА, сертификационные испытания, поглощенная доза, энергия излучения, стабильность параметров.
80-85
Метрологическая аттестация и опытная эксплуатация методики М 193 на ускорителе РИУС-5

Н.И. Терентьев, В.В. Казаков, Ю.С. Лойко

ФГУП «Научно-исследовательский институт приборов»
Россия, Московская обл., г. Лыткарино
e-mail: niterentev@niipribor.ru

Завершена сертификация детекторов методики М 193, что позволило провести её метрологическую аттестацию. Установлены диапазоны применения методики на РИУС-5 по мощности дозы от 2·106 до 4·1010 Р/с и по дозе от 30 мР до 800 Р за импульс. Установлено, что методика М 193 соответствует требованиям, предъявляемым к ней нормативными документами. Суммарная погрешность измерения максимального значения мощности экспозиционной дозы (МЭД) не превышает 30 %. Начато проведение опытной эксплуатации методики на ускорителе РИУС-5. Установлено, что максимальное значение МЭД, измеренное у мишени, в среднем на 10 % выше, чем при измерениях в контрольной точке по эффективной длительности импульса.

Ключевые слова: методика М 193, сертификационные испытания, мощность экспозиционной дозы, ускоритель электронов, опытная эксплуатация.