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航天元器件抗辐射能力元器件应该如何选择
郝埃连
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随着空间技术、航天战略武器及微电子技术的快速发展，越来越多的电子元器件被航天产品所采用。其中半导体器件（包括：半导体分立器件、集成电路等）大多数是辐射敏感器件，辐射环境对这些器件的性能会产生不同程度的影响，甚至使其失效。针对各种辐射效应，在器件的材料、电路设计、结构设计、工艺制造及封装等各个环节采取加固措施，使其具有一定的抗辐射性能。选择抗辐射加固的器件应用在空间辐射环境中，将能提高航天器的可靠性和使用寿命；应用在战略武器中，将能提高其效能和突防能力。空间辐射环境对电子器件主要产生电离辐射总剂量（TID）效应和单粒子效应（SEE）；核辐射环境尤其是核爆炸环境，主要产生瞬时电离辐射总剂量效应、中子辐射效应和电磁脉冲损伤效应。不同的辐射环境对电子器件的影响各不相同，不同类型的电子器件在同一辐射环境中也会有不同的反应。
空间辐射环境主要来自宇宙射线、太阳耀斑辐射及环绕地球的内外范·艾伦辐射带等。虽然辐射剂量率很低，不同轨道的剂量率范围一般在0.0001～0.01rad（Si）/s之间，但由于它是一个累积效应，当剂量率累计到一定值时，将导致电子器件的性能发生变化，严重时将导致器件完全失效，使电子设备不能正常工作。目前运行的卫星在其有效寿命里，内部将会受到的总剂量为 102～104Gy（Si）的辐射。单粒子效应（SEE）是空间电子系统必须面对和需要解决的另一个空间辐射问题。自1975年发现单个高能粒子能引起CMOS器件发生锁定（SEL）以来，不断发现由单粒子引起的器件失效情况，包括功率MOS器件发生烧毁（SEB）、单粒子栅穿（SEGR）、单粒子翻转（SEU）等现象。随着器件集成度的提高，以及工作电压的降低，器件对单粒子效应的敏感度也大幅度提高，成为影响航天器在轨运行的重要因素。核辐射环境主要由α、β、中子、γ射线及核电磁脉冲组成。高空核爆炸产生的瞬时辐射环境的时间很短（一般为10～15s）。瞬态剂量率辐射效应、中子辐射位移损伤效应以及瞬态辐射的次级效应，对于战略武器和航天器的电子系统，都是必须重视的瞬时损伤因素。因此运行在辐射环境的航天型号在选择电子器件时，必须根据器件承受的辐射环境，选择具有足够抗辐射能力的器件，并留有一定的余量，以保证所选器件在辐射环境中稳定可靠地运行。
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