空間單粒子效應：影響航天電子系統(tǒng)的危險因素

第1章 緒論
1.1 背景
1.2 單粒子試驗分析
1.2.1 數(shù)據(jù)完整和初始數(shù)據(jù)修正的分析
1.2.2 電荷收集試驗分析
1.2.3 從截面數(shù)據(jù)分析器件特性
1.2.4 器件敏感性參數(shù)研究分析
1.3 空間和航空電子設備SEE發(fā)生率建模
1.3.1 器件輻射環(huán)境建模
1.3.2 器件電荷收集建模
1.3.3 用于單粒子翻轉(zhuǎn)的電路特性和電路敏感度建模
1.4 本書縱覽
1.5 本書范圍
第2章 單粒子效應分析和預測基礎
2.1 單粒子效應概述
2.2 粒子能量沉積
2.3 單粒子事件環(huán)境
2.3.1 太陽風和太陽周期
2.3.2 磁層、 宇宙射線和俘獲粒子運動
2.3.3 銀河宇宙射線
2.3.4 地磁場俘獲質(zhì)子
2.3.5 太陽事件
2.3.6 大氣中的電離
2.4 電荷收集和翻轉(zhuǎn)
2.5 有效LET值
2.6 電荷收集體積和長方體
2.7 翻轉(zhuǎn)截面曲線
2.8 臨界電荷
2.8.1 臨界電荷和LET值閾值
2.8.2 芯片上單極晶體管和雙極型晶體管的臨界電荷
2.8.3 由電路建模研究得到的臨界電荷
2.8.4 器件截面上的敏感度分布
2.8.5 晶格內(nèi)部的變化
2.8.6 臨界電荷討論總結(jié)
2.9 翻轉(zhuǎn)敏感度和特征尺寸
2.10 截面的概念
2.10.1 核物理截面的概念
2.10.2 單粒子事件截面的概念
第3章 用于分析的重離子試驗優(yōu)化
3.1 試樣重離子試驗數(shù)據(jù)
3.2 試驗要求
3.3 曲線參數(shù)
3.4 角度步幅
3.5 達到飽和截面時停止數(shù)據(jù)采集
3.6 器件遮蔽效應
3.7 離子選擇
3.8 確定器件的LET值
3.9 能量損失分布
3.10 數(shù)據(jù)要求
3.10.1 需要的精度
3.10.2 需要的準確度
3.11 試驗統(tǒng)計和不確定性
3.12 雙重閾值效應
3.13 截面數(shù)據(jù)擬合
3.14 誤差和不確定性的其他來源
第4章 質(zhì)子試驗優(yōu)化
4.1 束流強度和不均勻性的監(jiān)測
4.2 試驗的總劑量限制
4.3 截面曲線的外形
第5章 數(shù)據(jù)鑒定和解釋
5.1 數(shù)據(jù)特性
5.1.1 不合理誤差、 系統(tǒng)誤差及隨機誤差
5.1.2 固有隨機誤差
5.1.3 數(shù)據(jù)的局部標準偏差
5.1.4 數(shù)據(jù)的廢棄
5.2 問題數(shù)據(jù)的處理
5.2.1 系統(tǒng)誤差檢驗
5.2.2 電壓變化實例
5.2.3 與LET值不一致的數(shù)據(jù)
5.2.4 束流污染
5.2.5 未觀測到的事件
5.2.6 數(shù)據(jù)的草率或錯誤擬合
5.2.7 試驗監(jiān)測和計劃
5.3 重離子試驗的解釋
5.3.1 漏斗改變有效LET值
5.3.2 真實RPP形狀的效應
5.3.3 確定深度和漏斗長度的擬合數(shù)據(jù)
5.3.4 厚器件結(jié)構(gòu)
5.3.5 旋轉(zhuǎn)RPP結(jié)構(gòu)的截面曲線
5.3.6 截面上的電荷增益效應
5.4 使用韋伯爾函數(shù)進行最小二乘時可能存在的問題
5.4.1 多次好的擬合
5.4.2 與韋伯爾擬合不一致的原因
第6章 不同類型SEU數(shù)據(jù)的分析
6.1 臨界電荷
6.2 厚度和臨界電荷
6.3 電荷收集機制
6.3.1 漂移過程和漏斗
6.3.2 擴散過程
6.3.3 等離子體線效應
6.3.4 ALPHEN（α粒子源漏穿透效應）
6.3.5 雙極型晶體管效應
6.3.6 復合效應
6.4 電荷收集和截面曲線
6.4.1 CMOS
6.4.2 加固CMOS
6.4.3 雙極器件
6.4.4 CMOS-SOI
6.4.5 NMOS——耗盡型負載
6.4.6 NMOS——電阻性負載
6.4.7 GaAs HFET
6.4.8 GaAs C-Higfet
6.4.9 VLSI工藝的變化
6.5 功效（芯片內(nèi)SEU敏感度的變化）
6.5.1 截面和功效曲線
6.5.2 SEU功效與面積的關(guān)系
6.5.3 脈沖激光SEU試驗獲得的功效和SEU敏感度
6.6 混合模式模擬
6.6.1 Warren的方法
6.6.2 Dodd的方法
6.6.3 Hirose的方法
6.6.4 Fulkerson的簡單方法
6.6.5 Imax、 F（Tmax）方法
6.6.6 翻轉(zhuǎn)率計算的電路級仿真
6.6.7 多位翻轉(zhuǎn)區(qū)域
6.6.8 功效和SEU閾值
6.6.9 從功效到翻轉(zhuǎn)率
6.7 器件敏感度的參數(shù)研究
6.7.1 數(shù)據(jù)顯示和擬合
6.7.2 器件參數(shù)和SEU敏感度
6.8 離子種類和能量的影響
6.9 器件形狀和極限截面
6.9.1 體CMOS器件
6.9.2 CMOS/SOI
6.9.3 SRAM
6.10 徑跡尺寸效應
6.11 截面曲線和電荷收集過程
6.11.1 效驗曲線和電荷收集過程
6.11.2 反LET值繪圖和擴散
6.12 單粒子多位翻轉(zhuǎn)
6.12.1 嚴格的幾何形狀MBU
6.12.2 質(zhì)子誘發(fā)MBU
6.12.3 單位翻轉(zhuǎn)的多次撞擊
6.12.4 DRAM中漫射導致的MBU
6.12.5 接近敏感區(qū)的撞擊
6.12.6 FPGA的多位翻轉(zhuǎn)
6.12.7 擴散MBU翻轉(zhuǎn)率的計算
6.12.8 EDAC中幾何形狀MBE率
6.12.9 空間環(huán)境中的統(tǒng)計MBE率
6.12.10 幾何形狀誤差對系統(tǒng)性能的影響
6.12.11 試驗環(huán)境中的統(tǒng)計MBU
6.13 邏輯系統(tǒng)中的SEU
6.14 瞬態(tài)脈沖
第7章 宇宙射線單粒子效應率計算
7.1 翻轉(zhuǎn)率預估方法簡介
7.2 重離子翻轉(zhuǎn)率的RPP方法
7.3 積分RPP方法
7.4 截面曲線的形狀
7.4.1 韋伯爾分布
7.4.2 對數(shù)正態(tài)分布
7.4.3 指數(shù)分布
7.5 RPP方法和IRPP方法背后的假設
7.5.1 器件相互作用模型
7.5.2 臨界電荷
7.5.3 翻轉(zhuǎn)率計算的數(shù)學基礎
7.5.4 弦長模型
7.5.5 Bradford公式
7.5.6 Pickel公式
7.5.7 Adams公式
7.5.8 積分RPP方法的公式化
7.5.9 HICCUP模型
7.5.10 IRPP使用的要求
7.6 有效通量方法
7.7 上限限制模型
7.8 品質(zhì)因子翻轉(zhuǎn)率公式
7.9 廣義品質(zhì)因子
7.9.1 使用GEO翻轉(zhuǎn)率數(shù)據(jù)進行品質(zhì)因子修正
7.9.2 器件參數(shù)的確定
7.9.3 從列表的部件參數(shù)中計算品質(zhì)因子
7.9.4 屏蔽后的翻轉(zhuǎn)率系數(shù)
7.10 品質(zhì)因子和對數(shù)正態(tài)分布
7.11 蒙特卡洛方法
7.11.1 IBM程序
7.11.2 GEANT4
7.11.3 中子誘發(fā)的翻轉(zhuǎn)
7.12 PRIVIT
7.13 積分通量方法
第8章 質(zhì)子單粒子效應計算
8.1 核反應分析
8.1.1 蒙特卡洛計算
8.1.2 基于重離子數(shù)據(jù)預示質(zhì)子翻轉(zhuǎn)截面
8.2 半經(jīng)驗方法和積分截面計算
8.3 質(zhì)子和重離子翻轉(zhuǎn)間的關(guān)系
8.4 利用質(zhì)子翻轉(zhuǎn)截面進行的品質(zhì)因數(shù)修正
8.5 少見的高能質(zhì)子反應導致的翻轉(zhuǎn)
8.6 阻止的質(zhì)子、 氦離子和鐵離子導致的翻轉(zhuǎn)
第9章 中子誘發(fā)單粒子翻轉(zhuǎn)
9.1 中子誘發(fā)航空電子設備中的翻轉(zhuǎn)
9.1.1 BGR計算
9.1.2 積分截面計算
9.1.3 品質(zhì)因數(shù)計算
9.1.4 上邊界法
9.1.5 飛行中的暴露
9.2 地面的翻轉(zhuǎn)
第10章 重離子核反應產(chǎn)生的翻轉(zhuǎn)
10.1 重離子核反應
10.2 電離和核反應綜合翻轉(zhuǎn)率計算
10.3 重核離子反應總結(jié)
第11章 重離子翻轉(zhuǎn)率預測實例
11.1 低閾值研究
11.2 韋伯爾函數(shù)和對數(shù)正態(tài)分布的翻轉(zhuǎn)率比較
11.3 低閾值中Lc數(shù)據(jù)
11.4 SEE敏感性和LET閾值
11.5 翻轉(zhuǎn)率計算的選擇區(qū)域和深度
11.5.1 SOI器件
11.5.2 CREME計算中包含漏斗
11.6 CREME96代碼的計算
11.6.1 CREME96/FLUX
11.6.2 CREME96/TRANS
11.6.3 CREME96/LETSPEC
11.6.4 CREME96/HUP
11.6.5 CREME96結(jié)果
11.7 CREME-MC和SPENVIS
11.8 截面的不確定性對翻轉(zhuǎn)率的效應
第12章 質(zhì)子翻轉(zhuǎn)率預測
12.1 俘獲質(zhì)子
12.2 質(zhì)子誘導翻轉(zhuǎn)率與FOM的關(guān)系
第13章 綜合環(huán)境
13.1 質(zhì)子和宇宙射線翻轉(zhuǎn)率的相對關(guān)系
13.2 利用品質(zhì)因數(shù)進行綜合翻轉(zhuǎn)率計算
13.3 特定新軌道的翻轉(zhuǎn)率系數(shù)
13.4 地球附近任意圓軌道的翻轉(zhuǎn)率系數(shù)
13.5 近地圓軌道質(zhì)子和重離子翻轉(zhuǎn)率的比值
13.6 從地面到外空的單粒子效應
第14章 太陽粒子事件和極端情況下的示例
第15章 中性粒子束環(huán)境翻轉(zhuǎn)率
15.1 中性粒子束武器的特征
15.2 中性粒子束翻轉(zhuǎn)率
第16章 空間單粒子翻轉(zhuǎn)率的預測和觀測
16.1 空間觀測的結(jié)果
16.2 環(huán)境的不確定性
16.3 異常值的檢測
16.4 較差翻轉(zhuǎn)率預測的可能原因
16.5 一篇好的單粒子發(fā)生率比較論文的組成
16.5.1 實驗室和空間測試結(jié)果的報告
16.5.2 地面測試結(jié)果的分析
16.5.3 空間預測的環(huán)境
16.5.4 翻轉(zhuǎn)率計算
16.5.5 空間試驗和數(shù)據(jù)的特征
16.6 總結(jié)
16.7 近來的比較
16.8 太陽活動期間事件的比較
第17章 IRPP方法的局限性
17.1 IRPP和深器件
17.2 需要兩次撞擊時的RPP方法
17.3 忽略徑跡尺寸的RPP方法
17.4 利用IRPP計算總的單粒子效應數(shù)， 而不是單粒子翻轉(zhuǎn)數(shù)
17.5 忽略敏感體積外效應的 RPP 方法
17.6 假設具有相同LET值的不同粒子的效應相等的IRPP方法
17.7 假設粒子的LET值在敏感體積中不變化的IRPP方法
17.8 假設電荷搜集不隨著器件方向而改變的IRPP 方法
17.9 單粒子效應發(fā)生率分析的現(xiàn)狀
附錄A 常用參數(shù)
附錄B 參考方程式
附錄C 利用品質(zhì)因數(shù)開展翻轉(zhuǎn)率的快速估計
附錄D 部分特性
附錄E 器件數(shù)據(jù)來源
參考文獻