(高清版)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)施國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)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 57.2空間軌道參數(shù)和屏蔽厚度確定 5 68輻照試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析 6 6 6 8.4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)體器件在軌本文件描述了開展宇航用半導(dǎo)體器件(以下簡(jiǎn)稱“器件”)在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率預(yù)計(jì)的方法，包括原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23.63.73.83.9IRPP:積分平行六面體(IntegratedRectRPP:平行六面體(RectangularParallelepiped)根據(jù)空間輻射環(huán)境和器件單粒子試驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算在軌粒子入射器件通過(guò)直接電離和/或者質(zhì)子核反a)通過(guò)器件的地面加速器單粒子試驗(yàn)數(shù)據(jù)(通常表現(xiàn)為不同LET值輻射粒子下的單粒子翻轉(zhuǎn)截面數(shù)據(jù)),獲得器件單粒子敏感體積和臨界電荷等表征器件單粒子敏感特性的參數(shù)。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5根據(jù)任務(wù)輸入，確定待預(yù)計(jì)器件所在宇航飛行任務(wù)的軌道參數(shù)，至少包含任務(wù)軌道的高度(包括遠(yuǎn)地點(diǎn)高度和近地點(diǎn)高度)、軌道傾角。b)需要時(shí)，可根據(jù)被預(yù)計(jì)器件在航天器中的位置，對(duì)機(jī)箱外殼、器件封裝等結(jié)構(gòu)的屏蔽厚度進(jìn)行a)如無(wú)特別規(guī)定，選用范艾倫捕獲帶質(zhì)子環(huán)境模型計(jì)算程序(AP-8)進(jìn)行地球輻射帶質(zhì)子能譜計(jì)6c)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)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b)對(duì)于采用翻轉(zhuǎn)加固設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)單元，繪制每器件的單粒子翻轉(zhuǎn)截面[單位一般為平方厘米每器σ(x)=σs(1-e-[k(x-xh)]?)…………….( 7LET(MeV·cm2/mg)式中：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)，一若無(wú)其他規(guī)定，采用Weibull分布函數(shù)，對(duì)器件地面質(zhì)子單粒子試驗(yàn)獲得的不同質(zhì)子能量下的單粒公式(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)],xn代表質(zhì)子單粒子翻轉(zhuǎn)能量閾值[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/(bited)]或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 (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)]或次每器件天[次/(器件d)];×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.單位為平空間帶電粒子積分LET譜：D——帶電粒子在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