И. В. ЕЛУШОВ
Научный руководитель – Г. И. ЗЕБРЕВ, д. т.н.
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЗАВИСИМОСТИ ВЫХОДА ЗАРЯДА ОТ МОЩНОСТИ ДОЗЫ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РЕЖИМА НА РАДИАЦИОННУЮ ДЕГРАДАЦИЮ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ В РАМКАХ НЕЛИНЕЙНОЙ ЧИСЛЕННОЙ МОДЕЛИ
Было проведено моделирование деградации биполярных PNP и NPN транзисторов как функции электрического режима и мощности дозы излучения. Извлечены параметры для нелинейной численной модели.
Относительный вид деградации входного тока 
биполярного транзистора определяется балансом накопления и отжига радиационных дефектов с поверхностной плотность 
. При малых дозах задача остается линейной, и дозовая зависимость 
представляется в виде простого аналитического выражения [1]. Для больших доз встроенное электрическое поле в окисле является убывающей функцией накопленного концентрации заряженных дефектов 
и задача становится нелинейной. В работе численно решалось нелинейное кинетическое уравнение для самосогласованного определения относительного хода и, следовательно, входного тока биполярных приборов (
), которое для постоянной мощности дозы P = const может быть записано в виде
, (1)
где зависимость электрического поля в окисле от накопленных дефектов моделируется соотношением
(2)
A – нормировочный множитель, heff ‑ зависящая явным образом от температуры облучения и электрического поля в полевом окисле эффективность выхода заряда [1,2]. Временная константа в (1) описывает одновременный термический отжиг, который сильно зависит от емпературы в ходе облучения 
. Сравнение результатов численного моделирования для обратного коэффициента усиления 
и эксперимента [3] представлены на рис.1 (а, b, c, d).
(a) |
(b) |
(c) |
(d) |
Рис. 1. Деградация характеристик биполярных транзисторов NPN (a, b) и PNP (c, d) типов, представленная при различных темпах набора дозы (а, c) и электрических режимах (b, d). Точки – эксперимент, линии – численное моделирование
Экспериментальные дозы насыщения при интенсивности P = 0.015 рад/с для NPN (PNP) транзисторов составляют ~ 400 крад (~1Мрад), что соответствует временным константам отжига 
~ 2.7´107 c (6.7´107 c) при электрических полях Eox0= 1.5×105 B/см и α=4×10-6; (2.5×105 B/см и α = 5.8×10-6).
Список литературы
[1] G. I. Zebrev et al. IEEE Trans. on Nucl. Sci. – 2009. – V.56. ‑ №4. – pp. .
[2] G. I. Zebrev et al, IEEE Trans. on Nucl. Sci. – 2006. – V.53. ‑ №4. – pp. .
[3] A. S. Petrov, V. N. Ulimov, Microelectronics Reliability, 52(9-10):2435-2
