GB∕T 44181-2024 空間環(huán)境 宇航用半導(dǎo)體器件在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率預(yù)計(jì)方法

空間環(huán)境宇航用半導(dǎo)體器件在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率預(yù)計(jì)方法2024-07-24發(fā)布2024-07-24實(shí)施I 1 13術(shù)語(yǔ)和定義 14縮略語(yǔ) 25原理 26流程 37空間帶電粒子LET譜和質(zhì)子能譜計(jì)算 57.1概述 5 57.3空間帶電粒子能譜計(jì)算 5 68輻照試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析 6 6 6 68.4質(zhì)子單粒子翻轉(zhuǎn)敏感參數(shù)獲得 79單粒子翻轉(zhuǎn)率預(yù)計(jì) 7 7 9 9 9Ⅲ本文件起草單位：中國(guó)空間技術(shù)研究院、國(guó)防科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京微電子技術(shù)研究本文件主要起草人：孫毅、張洪偉、梅博、莫日根、于慶奎、魏志超、曹爽、唐民、朱恒靜、1空間環(huán)境宇航用半導(dǎo)體器件在軌GB/T41206—2021空間環(huán)境(自然和人工)宇宙線和太陽(yáng)能量粒子穿入磁層有效垂直地磁23.63.83.9IRPP:積分平行六面體(IntegratedRectRPP:平行六面體(RectangularParallelepiped)3b)進(jìn)行在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率預(yù)計(jì)，應(yīng)包括兩種機(jī)制：重離子直接電離引起單粒子翻轉(zhuǎn)、質(zhì)子核反應(yīng)c)器件總的在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率為重離子直接電離引發(fā)單粒子翻轉(zhuǎn)率與質(zhì)子核反應(yīng)引發(fā)單粒子翻轉(zhuǎn)4否是否RPP模型預(yù)計(jì)圖2器件在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率預(yù)計(jì)流程56c)對(duì)于任務(wù)階段跨越太陽(yáng)活動(dòng)高年和低年，或尚未確認(rèn)任務(wù)周期的情況，如無(wú)其他規(guī)定，選用線，或單粒子翻轉(zhuǎn)LET閾值和飽和截面。對(duì)質(zhì)子單粒子試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，獲得器件質(zhì)子單粒子8.2.1原則上需要至少5個(gè)不同LET值粒子或5種不同能量質(zhì)子輻照下的單粒子翻轉(zhuǎn)截面數(shù)據(jù)進(jìn)行曲8.2.2用于進(jìn)行曲線參數(shù)擬合的單粒子翻轉(zhuǎn)截面試驗(yàn)數(shù)據(jù)，其LET值或質(zhì)8.2.3繪制器件單粒子翻轉(zhuǎn)截面與LET值或質(zhì)子能量的關(guān)系曲線，其中單粒子翻轉(zhuǎn)截面單位的處理方a)對(duì)于未采用翻轉(zhuǎn)加固設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)單元，繪制每存儲(chǔ)位的單粒子翻σ(x)=σs(1-e-[k(X-xh))……………..(1)7LET(MeV·cm2/mg)b)單粒子試驗(yàn)最大LET值下的單粒子翻轉(zhuǎn)截面為單粒子翻轉(zhuǎn)飽和截面，敏感體橫向尺寸通過(guò)單粒子翻轉(zhuǎn)飽和截面近似得到，長(zhǎng)度l和寬度w取相同值，見(jiàn)公式(2):敏感體厚度(h)根據(jù)器件實(shí)際有源區(qū)厚度及對(duì)電荷沉積的收集區(qū)域確定。若無(wú)法確定準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，一公式(1),在用于質(zhì)子單粒子翻轉(zhuǎn)截面曲線擬合時(shí)，x代表質(zhì)子能量[單位為兆電子伏(MeV)],根據(jù)空間粒子LET譜和單粒子翻轉(zhuǎn)敏感參數(shù)預(yù)計(jì)重離子直接電離8GB/T44181—20249.1.2直接電離在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率預(yù)計(jì)模型的選擇根據(jù)重離子單粒子輻照數(shù)據(jù)的情況進(jìn)行直接電離在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率預(yù)計(jì)模型的選擇，方法如下。a)根據(jù)重離子單粒子輻照數(shù)據(jù)，采用Weibull分布函數(shù)擬合獲得單粒子事件敏感參數(shù)的器件，采用IRPP預(yù)計(jì)模型進(jìn)行在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率預(yù)計(jì)。IRPP預(yù)計(jì)模型見(jiàn)公式(3):——IRPP模型獲得的直接電離單粒子翻轉(zhuǎn)率，單位為次每位天[次/(bitod)]或次每器件天[次/(器件d)];ASD 器件單粒子敏感體積SV的表面積「A=2×(l×w+l×h+w×h)7.單位為平方厘米(cm2); 等于l×w,單位為平方厘米(cm2); 直接申離單粒子事件截面與LET的Weibull關(guān)系，單位為平方厘米每位——敏感體厚度，單位為厘米(cm); 帶電粒子在敏感體中的路徑長(zhǎng)度，單位為厘米(cm)XiXMINXMAX 帶電粒子LET值，單位為兆電子伏平方厘米每毫克(MeV·cm2/mg); (MeV·cm2/mg); 所有宇宙射線粒子可能有的最大LET值，單位為兆申子伏平方厘米每毫克b)根據(jù)重離子單粒子輻照數(shù)據(jù)，采用經(jīng)驗(yàn)方法獲得單粒子事件敏感參數(shù)的器件，選用RPP預(yù)計(jì)模型進(jìn)行在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率預(yù)計(jì)，RPP預(yù)計(jì)模型見(jiàn)公式(4):AXD——RPP模型獲得的直接電離單粒子翻轉(zhuǎn)率，單位為次每位天[次/(bitod)]或次×h)7.單位為平器件單粒子敏感體積SV的表面積「A=2×(l×w+l×h+w方厘米(cm×h)7.單位為平帶電粒子LET值，單位為兆電子伏平方厘米每毫克(MeV·cm2/空間帶電粒子積分LET譜：D——帶電粒子在敏感體中的路徑長(zhǎng)度，單位為厘米(cm)。9.1.3預(yù)計(jì)模型輸入?yún)?shù)的確定9若無(wú)其他規(guī)定，采用公式(5)進(jìn)行在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率預(yù)計(jì)。需要時(shí)，若無(wú)其他規(guī)定，