電子器件和集成電路單粒子效應(yīng)

定　價(jià)：￥138.00

作　者：	曹洲安恒高欣編著
出版社：	北京理工大學(xué)出版社
叢編項(xiàng)：	國之重器出版工程
標(biāo)　簽：	暫缺

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ISBN：	9787568296564	出版時(shí)間：	2021-03-01	包裝：	平裝-膠訂
開本：	128開	頁數(shù)：	458	字?jǐn)?shù)：

內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　本書系統(tǒng)闡述了電子器件和集成電路空間單粒子效應(yīng)的基本概念和原理，試驗(yàn)測(cè)試的基礎(chǔ)理論與方法，單粒子效應(yīng)對(duì)電子系統(tǒng)的影響及防護(hù)設(shè)計(jì)的基本方法，空間單粒子翻轉(zhuǎn)率計(jì)算方法及不確定性分析等方面內(nèi)容。全書共分為七章，主要包括：誘發(fā)單粒子效應(yīng)的空間輻射環(huán)境，介紹了能夠誘發(fā)產(chǎn)生單粒子效應(yīng)的幾種空間輻射因素；輻射與半導(dǎo)體材料相互作用，論述了重離子、質(zhì)子及脈沖激光與半導(dǎo)體材料的相互作用過程；單粒子效應(yīng)機(jī)理與分類，主要對(duì)常見單粒子現(xiàn)象產(chǎn)生的基本過程和特征進(jìn)行了分析說明；單粒子效應(yīng)測(cè)試方法，詳細(xì)介紹常見單粒子效應(yīng)（SEU、SEL、SEB、SEGR、SET、SEFI）測(cè)試方法及輻射模擬源，包括有關(guān)試驗(yàn)及加固保障測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)與方法；單粒子效應(yīng)對(duì)器件及系統(tǒng)特性的影響，介紹了單粒子效應(yīng)引起的系統(tǒng)故障及其模擬注入分析方法；單粒子效應(yīng)減緩設(shè)計(jì)，介紹了常見單粒子效應(yīng)（SEU、SEL、SEB、SET、SEFI）誘發(fā)系統(tǒng)故障的防護(hù)設(shè)計(jì)方法；模擬試驗(yàn)與單粒子翻轉(zhuǎn)率計(jì)算，介紹了單粒子翻轉(zhuǎn)率計(jì)算中涉及到的環(huán)境因素、模型和方法及不確定度分析等。

作者簡(jiǎn)介

　　曹洲，研究員，理學(xué)博士。長(zhǎng)期從事空間輻射效應(yīng)及航天器抗輻射加固技術(shù)研究工作。負(fù)責(zé)完成了十多項(xiàng)預(yù)先研究項(xiàng)目及基金項(xiàng)目，研究成果為航天器電子系統(tǒng)空間輻射防護(hù)設(shè)計(jì)提供了技術(shù)依據(jù)；建立了空間單粒子效應(yīng)地面實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)與評(píng)估的手段和方法，使锎源單粒子效應(yīng)試驗(yàn)系統(tǒng)和脈沖激光模擬單粒子效應(yīng)試驗(yàn)系統(tǒng)在工程設(shè)計(jì)及加固評(píng)估中得到應(yīng)用；基于研究工作中形成的實(shí)驗(yàn)方法，負(fù)責(zé)和參與編制了兩項(xiàng)空間輻射效應(yīng)試驗(yàn)與評(píng)估方面的國家標(biāo)準(zhǔn)；負(fù)責(zé)完成了多個(gè)航天工程單粒子效應(yīng)加固設(shè)計(jì)的驗(yàn)證與評(píng)估試驗(yàn)。獲省部級(jí)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)和三等獎(jiǎng)各一項(xiàng)。撰寫多篇專題科學(xué)技術(shù)報(bào)告，參加了多次國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流及研討會(huì)議，公開發(fā)表論文30多篇，會(huì)議論文30篇。

圖書目錄

第 1章誘發(fā)單粒子效應(yīng)的空間輻射環(huán)境001
1.1 銀河宇宙射線003
1.2 太陽風(fēng)和太陽活動(dòng)周期007
1.3 太陽粒子事件010
1.4 輻射帶高能質(zhì)子013
1.5 南大西洋異常區(qū)高能質(zhì)子015
參考文獻(xiàn)016
第 2章輻射與半導(dǎo)體材料的相互作用019
2.1 輻射與半導(dǎo)體材料相互作用的基本過程021
2.1.1 重離子線性能量傳輸值LET和射程R023
2.1.2 重離子與半導(dǎo)體材料相互作用過程的空間尺度027
2.1.3 重離子與半導(dǎo)體材料相互作用過程的時(shí)間尺度028
2.2 重離子在半導(dǎo)體硅材料中的電離徑跡結(jié)構(gòu)030
2.2.1 Katz理論030
2.2.2 電荷徑向分布輪廓（徑向劑量計(jì)算）032
2.2.3 重離子徑跡結(jié)構(gòu)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?35
2.3 聚焦脈沖激光束在半導(dǎo)體硅材料中的電離徑跡結(jié)構(gòu)038
2.3.1 一般性物理描述038
2.3.2 激光誘發(fā)的電子空穴對(duì)產(chǎn)生率040
2.4 質(zhì)子與半導(dǎo)體硅材料的相互作用042
2.4.1 高能質(zhì)子與硅材料核反應(yīng)過程044
2.4.2 質(zhì)子與硅材料核反應(yīng)反沖核046
2.4.3 反沖核的LET值分布048
2.5 不同模擬源的等效性問題051
2.5.1 重離子誘發(fā)的電子空穴對(duì)產(chǎn)生率052
2.5.2 LET值等效計(jì)算中的非線性引入誤差分析053
2.5.3 線性等效激光LET054
參考文獻(xiàn)056
第3章單粒子效應(yīng)機(jī)理059
3.1 概述061
3.2 單粒子翻轉(zhuǎn)機(jī)理067
3.2.1 單粒子翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象物理描述068
3.2.2 敏感節(jié)點(diǎn)的電荷收集070
3.2.3 單粒子翻轉(zhuǎn)敏感性與特征尺寸關(guān)系078
3.3 單粒子瞬態(tài)機(jī)理085
3.3.1 單粒子瞬態(tài)現(xiàn)象描述085
3.3.2 單粒子瞬態(tài)的產(chǎn)生及傳播087
3.3.3 傳播過程的脈沖加寬特性091
3.3.4 單粒子瞬態(tài)脈沖湮滅及電荷共享095
3.3.5 總劑量對(duì)單粒子瞬態(tài)的影響097
3.3.6 溫度效應(yīng)102
3.4 單粒子鎖定機(jī)理104
3.4.1 單粒子鎖定現(xiàn)象物理描述107
3.4.2 單粒子鎖定與溫度的關(guān)系114
3.5 單粒子燒毀機(jī)理117
3.5.1 單粒子燒毀現(xiàn)象物理描述117
3.5.2 單粒子燒毀與漏源電壓的關(guān)系119
3.6 單粒子?xùn)艙舸C(jī)理122
3.6.1 單粒子?xùn)艙舸┈F(xiàn)象物理描述123
3.6.2 單粒子?xùn)艙舸┑陌虢?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?26
3.6.3 薄層電荷模型129
3.7 單粒子功能中斷機(jī)理131
參考文獻(xiàn)133
第4章單粒子效應(yīng)測(cè)試145
4.1 單粒子效應(yīng)測(cè)試概論147
4.1.1 測(cè)試系統(tǒng)的主要功能148
4.1.2 測(cè)試軟件設(shè)計(jì)一般要求148
4.1.3 靜態(tài)偏置測(cè)試方法149
4.1.4 黃金芯片比較法150
4.1.5 準(zhǔn)黃金芯片法152
4.1.6 松散式耦合系統(tǒng)法152
4.2 單粒子翻轉(zhuǎn)測(cè)試153
4.2.1 器件偏壓和數(shù)據(jù)形態(tài)設(shè)置154
4.2.2 器件工作模式選擇154
4.2.3 器件溫度及控制156
4.2.4 入射離子能量與角度157
4.3 單粒子瞬態(tài)測(cè)試158
4.3.1 單粒子瞬態(tài)測(cè)試方法及原則159
4.3.2 基于芯片的內(nèi)嵌式SET脈寬測(cè)試163
4.3.3 基于芯片外的SET脈寬測(cè)試165
4.3.4 單粒子瞬態(tài)測(cè)試舉例167
4.4 單粒子鎖定測(cè)試170
4.4.1 單粒子鎖定主要特征170
4.4.2 單粒子鎖定測(cè)試原理171
4.4.3 測(cè)試系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)174
4.5 單粒子燒毀測(cè)試176
4.5.1 破壞性測(cè)試方法177
4.5.2 非破壞性測(cè)試方法178
4.5.3 測(cè)試系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)179
4.6 單粒子?xùn)艙舸y(cè)試184
4.7 單粒子功能中斷測(cè)試188
4.7.1 SDRAM器件的單粒子功能中斷測(cè)試188
4.7.2 微處理器的單粒子功能中斷測(cè)試193
4.8 單粒子效應(yīng)試驗(yàn)?zāi)M源195
4.8.1 重離子模擬源195
4.8.2 放射性同位素锎源252Cf199
4.8.3 激光單粒子效應(yīng)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)201
4.9 單粒子效應(yīng)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介202
4.10 加固保障測(cè)試205
4.10.1 質(zhì)子SEE加固保障測(cè)試205
4.10.2 重離子SEE加固保障測(cè)試221
4.11 在軌測(cè)試數(shù)據(jù)舉例232
參考文獻(xiàn)235
第5章單粒子效應(yīng)對(duì)器件及系統(tǒng)特性的影響239
5.1 單粒子效應(yīng)造成的系統(tǒng)故障241
5.1.1 單粒子效應(yīng)對(duì)微處理器系統(tǒng)的影響242
5.1.2 單粒子效應(yīng)對(duì)FPGA系統(tǒng)的影響254
5.1.3 單粒子效應(yīng)對(duì)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的影響265
5.1.4 單粒子效應(yīng)對(duì)SOC系統(tǒng)的影響269
5.1.5 單粒子效應(yīng)對(duì)二次電源系統(tǒng)的影響273
5.2 系統(tǒng)故障模擬注入分析279
5.2.1 故障模型280
5.2.2 故障注入流程281
5.2.3 硬件故障模擬注入282
5.2.4 軟件故障模擬注入284
5.2.5 模擬仿真故障注入方法287
5.2.6 混合故障注入方法290
5.2.7 電路模擬故障注入方法290
5.3 航天器單粒子故障事例291
5.3.1 國外航天器單粒子故障293
5.3.2 國內(nèi)航天器單粒子故障297
參考文獻(xiàn)299
第6章單粒子效應(yīng)減緩設(shè)計(jì)303
6.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)面臨的問題307
6.1.1 任務(wù)需求分析308
6.1.2 單粒子效應(yīng)危害性分析309
6.2 SEU減緩設(shè)計(jì)310
6.2.1 屏蔽防護(hù)方法311
6.2.2 加固存儲(chǔ)單元設(shè)計(jì)316
6.2.3 冗余和刷新324
6.2.4 檢錯(cuò)與糾錯(cuò)329
6.2.5 復(fù)雜器件的SEU緩解技術(shù)338
6.3 SEL減緩設(shè)計(jì)350
6.3.1 器件工藝與結(jié)構(gòu)的SEL防護(hù)設(shè)計(jì)351
6.3.2 電路板級(jí)的SEL防護(hù)設(shè)計(jì)355
6.4 SEB和SEGR減緩設(shè)計(jì)361
6.4.1 降額設(shè)計(jì)的一般要求362
6.4.2 結(jié)合具體應(yīng)用的降額設(shè)計(jì)366
6.5 SET減緩設(shè)計(jì)368
6.5.1 SET信號(hào)屏蔽368
6.5.2 三模冗余設(shè)計(jì)370
6.5.3 邏輯重復(fù)371
6.5.4 時(shí)閾冗余372
6.5.5 驅(qū)動(dòng)晶體管尺寸調(diào)整方法373
6.5.6 動(dòng)態(tài)閾值MOS邏輯陣列電路原理374
6.5.7 共源共柵電壓開關(guān)邏輯門電路376
6.6 SEFI減緩設(shè)計(jì)379
參考文獻(xiàn)379
第7章單粒子翻轉(zhuǎn)率計(jì)算383
7.1 計(jì)算用輻射環(huán)境模型387
7.1.1 銀河宇宙射線離子模型388
7.1.2 太陽耀斑質(zhì)子模型391
7.1.3 LET譜曲線及應(yīng)用393
7.2 翻轉(zhuǎn)率計(jì)算模型396
7.2.1 長(zhǎng)方形平行管道（RPP）模型399
7.2.2 有效通量模型403
7.3 翻轉(zhuǎn)率計(jì)算方法404
7.4 翻轉(zhuǎn)截面模型408
7.5 半經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法410
7.6 質(zhì)子單粒子翻轉(zhuǎn)率計(jì)算411
7.6.1 利用質(zhì)子單粒子翻轉(zhuǎn)截面計(jì)算翻轉(zhuǎn)率411
7.6.2 利用重離子翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算質(zhì)子單粒子翻轉(zhuǎn)率413
7.6.3 計(jì)算方法的適應(yīng)性415
7.7 不確定性分析416
7.7.1 環(huán)境模型及不確定性418
7.7.2 LET不確定性420
7.7.3 綜合性因素分析425
參考文獻(xiàn)428
附錄431
索引437