国产双极工艺线性电路低剂量率辐照效应评估方法

国产双极工艺元器件应用于航天型号存在低剂量率辐射损伤增强效应风险,需要对其开展低剂量率辐照试验评估。在0.01 rad(Si)/s低剂量率辐照条件下,测试分析了不同工艺器件对不同偏置条件的敏感性差异;对比0.1 rad(Si)/s辐照试验结果,分析了器件的低剂量率辐射损伤增强效应特性,建立了辐射损伤增强因子和参数判据法相结合的评价标准;依据此标准讨论了各型号器件的低剂量率辐射增强敏感度以及抗电离总剂量辐射的能力。     

航空发动机矢量喷管位移传感器冷却研究

为了降低典型航空发动机矢量喷管作动器中位移传感器的工作温度,提出了一种传感器主动冷却结构,基于真实工况条件建立了传感器热分析计算模型,编制了FORTRAN程序进行了求解,搭建了试验台对计算结果准确性进行验证,探究了工况参数变化对传感器温度的影响。结果表明,本文编制的传感器热分析程序计算结果具有准确性,主动冷却结构对传感器的冷却效果明显。活塞杆位置对传感器温度随工况参数变化规律具有明显的影响。冷却介质入口温度对传感器温度影响最大。在活塞杆完全伸出时,冷却介质入口体积流量对传感器温度的影响大于环境温度;活塞杆完全收进时,结果正好相反。     

光电耦合器高能质子位移辐射损伤效应评估

文章针对光电耦合器的空间辐射损伤效应,在国内首次开展了高能质子辐照对光电耦合器的位移损伤效应试验研究。结果表明:电流传输比是光电耦合器件位移损伤的敏感参数;相同质子等效注量辐照下,70 MeV能量的质子比191.17 MeV能量的质子对光电耦合器的损伤更严重;此外其他条件相同时,较大驱动电流下器件的位移损伤较小。文章还分析了引起光电耦合器件电流传输比退化的原因。     

高能电子辐照引起的纳米器件翻转效应研究

随着电子器件特征尺寸的减小,其翻转阈值也在降低,使得空间中的高能电子或可诱发纳米器件产生翻转效应。文章选用28 nm的V7型FPGA作为研究对象,分别采用能量为0.2 MeV和1.5 MeV、注量率为5×108～1×109/(cm2·s)的电子进行辐照,结果表明试件产生了明显的翻转效应。结合高能电子作用28 nm器件的仿真结果,经分析可知,1.5 MeV能量的单个电子与器件碰撞不能发生核反应;针对高能电子诱发器件存储单元翻转的几种可能机理,初步认为该器件的翻转是由多个电子同时作用到其中形成局部电荷累积导致的。因此可见,对于电子能量高、通量大的木星等星体的辐射带环境,需考虑高能电子诱发纳米器件翻转对航天器的影响。     

商业航天元器件抗辐射性能保证研究

从商业航天应用的需求出发,围绕商业航天"低成本、低风险"的要求,结合航天任务本身"高技术、高风险、高投入"的特点,分析了近地轨道中不同高度、倾角下的辐射环境,给出了LEO轨道空间辐射环境需求。基于商业航天应用特点和辐射可靠性要求,建立了卫星元器件抗辐射保证的技术流程,提出了近地轨道卫星元器件抗总剂量效应、抗单粒子效应和抗位移效应的辐射指标要求。结合不同工艺结构器件辐射敏感性特征,给出了空间不同辐射效应评估的关重点及内容要求。针对卫星核心部位的关键元器件,给出了辐射风险分析和相应的抗辐射保证措施。通过某卫星型号的抗辐射保证实践,验证了该保证流程和评估技术要求。最后给出了商业卫星辐射指标以及抗辐射保证建议。     

MOS电容器单粒子介质击穿导致GaN功率放大器失效分析

为验证一款GaN功率放大器抗空间辐射效应能力,对其进行了重离子单粒子效应试验研究。被试样品是由GaN HEMT、MOS电容器和电感器等组成的混合电路。试验源为加速器产生的锗离子(Ge+13,能量205 MeV),线性能量传输(LET)值为37.4 MeV·cm~2/mg。试验结果是:GaN HEMT性能未出现变化;MOS电容器发生了介质击穿失效,造成功率放大器功能失效。经验公式计算的单粒子介质击穿电压,与重离子试验结果基本吻合,得出MOS电容器单粒子介质击穿导致GaN功率放大器失效。研究表明,混合电路中无源的MOS电容器也会发生单粒子介质击穿失效,应用于空间环境时应进行单粒子效应评估。     

MOSFET单粒子烧毁引起的DC/DC电源变换器功能失效试验研究

文章利用回旋加速器产生的Kr离子,对双路输出的DC/DC电源变换器开展了单粒子效应试验研究,分析了在空载和加载两种偏置条件下的试验结果,指出内部功率MOSFETs器件的漏-源端电压在单粒子辐照条件下超出了器件的击穿电压是导致DC/DC电源变换器单粒子功能失效的直接原因,最后给出了航天器电源系统抗辐射设计和功率MOSFETs器件选用建议。     

MTM反熔丝器件编程单元的空间应用适应性评估

文章结合航天应用空间环境要求以及MTM反熔丝器件的特点,对MTM反熔丝器件编程单元的航天应用特性进行了分析,提出了MTM反熔丝单元的可靠性评估方法,并对MTM反熔丝单元编程前后的可靠性进行了评估;从抗总剂量和抗单粒子效应两方面对MTM反熔丝器件的空间环境适应性进行试验验证。结果表明:MTM反熔丝工艺满足空间环境应用需要,采用该工艺的器件应用于航天器具有较高的可靠性和空间环境适应性。     

高温环境下SRAM器件单粒子锁定效应试验研究

深空探测任务面临辐射与温度变化综合作用的恶劣环境,易导致作为航天器电子系统主要组成的CMOS集成电路发生单粒子锁定效应。着眼于在轨应用需求,针对体硅工艺SRAM器件进行了高温环境单粒子锁定试验研究,在不同电压和温度条件下开展重离子辐照试验,结果表明,随着器件工作电压的升高,单粒子锁定敏感性增加;随着温度升高,单粒子锁定截面增加,从常温到125℃的增幅约为1个数量级:即高温高电压下更易触发器件单粒子锁定效应。     

矢量喷管作动器应急回中特性研究

针对军用航空发动机矢量喷管在故障状态下自动将矢量喷管拉回到安全位置的问题，在矢量喷管作动器中引入回中孔。为了保证矢量喷管作动器在航空发动机高温环境下正常工作，在作动器活塞头处设置了用于沟通作动器的两腔的冷却小孔，使得产品具有自动冷却功能。作动器同时设计有回中孔和冷却孔，并给出了两者同时存在时应急回中功能的工作原理。通过建立液压系统的AMESim仿真模型，得到冷却孔大小和管路对回中速度影响的仿真结果。仿真结果表明，冷却孔在一定范围内，伸出/收进回中速度随着冷却孔径的增大而增大/减小；管路越复杂越长，回中速度越低。研究结果对工程研制具有一定的指导意义。