[科普中国]-抗辐射加固工艺技术

抗辐射加固工艺技术是指为使半导体器件和集成电路在辐射环境中能够正常工作或具有很长的使用寿命所需采取的工艺措施。抗辐射加固技术是为保证电子系统、仪器等在辐射环境中仍能完好并可靠地完成各种预定功能而采取的各种技术措施。

定义抗辐射加固工艺技术是指为使半导体器件和集成电路在辐射环境中能够正常工作或具有很长的使用寿命所需采取的工艺措施。抗辐射加固技术是为保证电子系统、仪器等在辐射环境中仍能完好并可靠地完成各种预定功能而采取的各种技术措施1。

辐射环境半导体器件和集成电路所要面对的辐射环境主要有空间辐射环境、核爆炸辐射环境、实验室辐射环境、工艺辐射环境和核动力辐射环境等。

辐射效应半导体器件和电路在电离辐射环境中会引起各种辐射效应，概括起来可分为位移效应、电离效应和表面效应等。这些辐射效应将引起半导体器件和电路性能退化，甚至失效。

不同类型的辐射环境对半导体器件和集成电路所产生的辐射效应是不同的。

而对于同一辐射环境，不同类型的半导体器件和集成电路，其辐射效应和损伤机理也各不相同。

为了使半导体器件和集成电路在辐射环境中能够正常工作或具有很长的使用寿命，就必须采取抗辐射加固工艺技术，对半导体器件和集成电路进行抗辐射加固1。

使用方法对于不同类型的半导体器件和集成电路，应根据其工作的辐射环境及相应的辐射效应和损伤机理，有针对性地采取加固措施。经过辐射加固的半导体器件和电路，其抗辐射能力一般会提高两个数量级以上。

作用抗辐射加固工艺技术广泛应用于航天及武器装备电子系统中，它在延长航天器寿命、提高系统可靠性，及增强武器装备在核战环境下的生存能力等方面等起着重要作用2。

原理为了进行抗辐射加固工作，首先须了解辐射环境和辐射效应损伤机制。其次，根据抗辐射指标和电子系统所要完成的性能要求制订失效判据。然后，按照合理的安全系数进行加固设计。从器件生产、电路设计到组装成电子系统，每个环节都可加固，但是元件、器件的加固，是整个加固工作的基础。

使用电子系统的加固是一项综合而复杂的工作。首先对整个电子系统进行易损性和辐射灵敏度的分析，利用分配法加固和平衡加固原理，提出子系统或各个部分的抗辐射指标。随后对子系统和部件确定辐射容限，挑选元件和器件，或对元件和器件提出加固要求。在单元电路加固的基础上，尽量少用有源元件和高阻值电阻，设法降低功率损耗，提高逻辑灵活性，采用限幅器、滤波器或齐纳二极管等措施。

对于整个系统，还要从屏蔽结构、充填材料和可靠性等方面考虑。对于瞬时辐射效应，采用时间回避法或间隙式工作方式比较有效。对于易损部分，可采用局部屏蔽或双套以上的复式电路。抗辐射电子系统的设计，应利用计算机进行模拟分析和辅助电路设计，不仅可提高工作效率，而且还可以模拟实验室很难得到的环境条件,或元件、器件和电路的极限参数对电路的影响3。

本词条内容贡献者为:

任毅如 - 副教授 - 湖南大学