偏置条件对NPN及PNP双极晶体管电离辐射损伤的影响研究

李兴冀; 兰慕杰; 刘超铭; 杨剑群; 孙中亮; 肖立伊; 何世禹

doi:10.7498/aps.62.098503

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偏置条件对NPN及PNP双极晶体管电离辐射损伤的影响研究

李兴冀 , 兰慕杰 , 刘超铭 , 杨剑群 , 孙中亮 , 肖立伊 , 何世禹

偏置条件对NPN及PNP双极晶体管电离辐射损伤的影响研究

李兴冀, 兰慕杰, 刘超铭, 杨剑群, 孙中亮, 肖立伊, 何世禹

物理学报. 2013, 62(9): 098503.

doi: 10.7498/aps.62.098503.

摘要

本文采用低能电子辐照源对NPN及PNP晶体管进行辐照试验. 在辐照试验过程中, 针对NPN及PNP晶体管发射结施加不同的偏置条件, 研究偏置条件对NPN及PNP晶体管辐射损伤的影响. 使用Keithley 4200-SCS半导体特性测试仪在原位条件下测试了双极晶体管电性能参数随低能电子辐照注量的变化关系. 测试结果表明, 在相同的辐照注量条件下, 发射结反向偏置时双极晶体管的辐照损伤程度最大; 发射结正向偏置时双极晶体管的辐照损伤程度最小; 发射结零偏时双极晶体管的辐照损伤程度居于上述情况之间.

关键词:

作者及机构信息

1.
哈尔滨工业大学材料科学与工程学院, 哈尔滨 150001;

2.
哈尔滨工业大学航天学院, 哈尔滨 150001

基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11205038)和中国博士后科学基金(批准号:2012M510951)资助的课题.

参考文献

[1]	Minson E, Sanchez I, Barnaby H J, Pease R L, Platteter D G, Dunham G 2004 IEEE Trans. Nucl. Sci. 51 3723
[2]	Li X J, Geng H B, Lan M J, Yang D Z, He S Y, Liu C M 2010 Chin. Phys. B 19 066103
[3]	Liu C M, Li X J, Geng H B, Zhao Z M, Yang D Z, He S Y 2010 Nucl. Instr. and Meth. A 624 671
[4]	Li X J, Liu C M, Geng H　B, Rui E M, Yang D Z, He S U 2012 IEEE Trans. on Nucl. Sci. 59 439
[5]	Li X J, Liu C M, Rui E M, Geng H B, Yang J Q 2012 IEEE Trans. on Nucl. Sci. 59 625
[6]	Li X J, Geng H B, Liu C M, Zhao Z M, Yang D Z, He S Y 2010 IEEE Trans. on Nucl. Sci. 57 831
[7]	Zhang H L, Lu W, Ren D Y, Cui S 2004 Microelectronics 34 606 (in Chinese) [张华林, 陆妩, 任迪远, 崔帅 2004 微电子学 34 606]
[8]	Fei W X, Lu W, Ren D Y, Zheng Y Z, Wang Y Y 2011 Atomic Energy Science and Technology 45 217 (in Chinese) [费武雄, 陆妩, 任迪远, 郑玉展, 王义元 2011 原子能科学技术 45 217]
[9]	Zhai Y H, Li P, Zhang G J, Luo Y X, Fan X, Hu B, Li J H, Zhang J, Shu P 2011 Acta Phys. Sin. 20 088501 (in Chinese) [翟亚红, 李平, 张国俊, 罗玉香, 范雪, 胡滨, 李俊宏, 张健, 束平 2011 物理学报 20 088501]
[10]	Xi S B, Lu W, Ren D Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 236103 (in Chinese) [席善斌, 陆妩, 任迪远 2012 物理学报 61 236103]
[11]	Li X J, Xiao J D, Liu C M, ZhaoZ M, Geng H B, Lan M J, Yang D Z, He S Y 2010 Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 621 707
[12]	Kosier S L, Schrimpf R D, Nowlin R N, Fleetwood D M, DeLaus M, Pease R L, Combs W E, Wei A, Chai F 1993 IEEE Trans. on Nucl. Sci. 40 1276
[13]	Nowlin R N, Enlow E W, Schrimpf R D, Combs W E 1992 IEEE Trans. on Nucl. Sci. 39 2026

施引文献

[1]	Minson E, Sanchez I, Barnaby H J, Pease R L, Platteter D G, Dunham G 2004 IEEE Trans. Nucl. Sci. 51 3723
[2]	Li X J, Geng H B, Lan M J, Yang D Z, He S Y, Liu C M 2010 Chin. Phys. B 19 066103
[3]	Liu C M, Li X J, Geng H B, Zhao Z M, Yang D Z, He S Y 2010 Nucl. Instr. and Meth. A 624 671
[4]	Li X J, Liu C M, Geng H　B, Rui E M, Yang D Z, He S U 2012 IEEE Trans. on Nucl. Sci. 59 439
[5]	Li X J, Liu C M, Rui E M, Geng H B, Yang J Q 2012 IEEE Trans. on Nucl. Sci. 59 625
[6]	Li X J, Geng H B, Liu C M, Zhao Z M, Yang D Z, He S Y 2010 IEEE Trans. on Nucl. Sci. 57 831
[7]	Zhang H L, Lu W, Ren D Y, Cui S 2004 Microelectronics 34 606 (in Chinese) [张华林, 陆妩, 任迪远, 崔帅 2004 微电子学 34 606]
[8]	Fei W X, Lu W, Ren D Y, Zheng Y Z, Wang Y Y 2011 Atomic Energy Science and Technology 45 217 (in Chinese) [费武雄, 陆妩, 任迪远, 郑玉展, 王义元 2011 原子能科学技术 45 217]
[9]	Zhai Y H, Li P, Zhang G J, Luo Y X, Fan X, Hu B, Li J H, Zhang J, Shu P 2011 Acta Phys. Sin. 20 088501 (in Chinese) [翟亚红, 李平, 张国俊, 罗玉香, 范雪, 胡滨, 李俊宏, 张健, 束平 2011 物理学报 20 088501]
[10]	Xi S B, Lu W, Ren D Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 236103 (in Chinese) [席善斌, 陆妩, 任迪远 2012 物理学报 61 236103]
[11]	Li X J, Xiao J D, Liu C M, ZhaoZ M, Geng H B, Lan M J, Yang D Z, He S Y 2010 Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 621 707
[12]	Kosier S L, Schrimpf R D, Nowlin R N, Fleetwood D M, DeLaus M, Pease R L, Combs W E, Wei A, Chai F 1993 IEEE Trans. on Nucl. Sci. 40 1276
[13]	Nowlin R N, Enlow E W, Schrimpf R D, Combs W E 1992 IEEE Trans. on Nucl. Sci. 39 2026

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物理学报. 2013, 62(9): 098503.

doi: 10.7498/aps.62.098503.

偏置条件对NPN及PNP双极晶体管电离辐射损伤的影响研究

1. 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院, 哈尔滨 150001;
2. 哈尔滨工业大学航天学院, 哈尔滨 150001

基金项目:

国家自然科学基金(批准号:11205038)和中国博士后科学基金(批准号:2012M510951)资助的课题.

收稿日期: 2012-11-12
修回日期: 2012-12-17
刊出日期: 2013-05-05

摘要: 本文采用低能电子辐照源对NPN及PNP晶体管进行辐照试验. 在辐照试验过程中, 针对NPN及PNP晶体管发射结施加不同的偏置条件, 研究偏置条件对NPN及PNP晶体管辐射损伤的影响. 使用Keithley 4200-SCS半导体特性测试仪在原位条件下测试了双极晶体管电性能参数随低能电子辐照注量的变化关系. 测试结果表明, 在相同的辐照注量条件下, 发射结反向偏置时双极晶体管的辐照损伤程度最大; 发射结正向偏置时双极晶体管的辐照损伤程度最小; 发射结零偏时双极晶体管的辐照损伤程度居于上述情况之间.

关键词:

English Abstract

The influence of bias conditions on ionizing radiation damage of NPN and PNP transistors

1.
School of Materials Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China;

2.
School of Astronautics, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China

Fund Project:
Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 11205038), and the China Postdoctoral Science Foundation (Grant No. 2012M510951).

Received Date: 12 November 2012
Accepted Date: 17 December 2012
Published Online: 05 May 2013

Abstract: Bipolar junction transistors (BJTs), as important electronic components in analog or mixed-signal integrated circuits (ICs) and BiCMOS (Bipolar Complementary Metal Oxide Semiconductor) circuits, are employed in the space environment. Therefore, the research on characteristics and mechanisms of ionization damage in the BJTs is very important. Lower energy electrons are used as irradiation source to study the ionization damage in NPN and PNP transistors. Various bias conditions are imposed on the emitter-base junction to reveal the different bias conditions that contribute to the radiation effect on NPN and PNP transistors during irradiation processing. The semiconductor parameter analyzer, Keithley 4200-SCS, is used to measure the change of electrical parameters of transistors with increasing electron irradiation fluence in situ. Based on the measurement results, we find the degradation of transistors is severe under reverse emitter-base bias, and is lowest under forward emitter-base bias, while it is medium under zero emitter-base bias at a given irradiation fluence.

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参考文献 (13)

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