Дворников О. В., д-р техн. наук, доц., гл. науч. сотр.
г. Минск
Dvornikov O. V., Dr. of Sci. (Tech.) Associate Professor, Principal Researcher
Minsk
Чеховский В. А., зав. лаб. электронных методов и средств эксперимента
г. Минск
Tchekhovski V. A., Head of the Electronic Methods and Experiment Means Laboratory
Minsk
Ловшенко Иван Юрьевич, зав. науч.-исслед. лаб. «Компьютерное проектирование микро- и наноэлектронных систем» (НИЛ 4.4)
6220013, г. Минск, ул. П. Бровки, 6
Тел.: +375 17 293-88-90
Lovshenko Ivan Yur’evich, Head of the Research Laboratory “CAD in Micro- and Nanoelectronics” (R&D Lab. 4.4)
220013, , P. Brovki St., 6
Tel.: +375 17 293-88-90
Чонг Тхань Нгуен, асп. каф. микро- и наноэлектроники
г. Минск
Trong Thanh Nguyen, Postgraduate of Micro- and Nanoelectronics Department
Minsk
Одним из факторов, вызывающих потерю работоспособности интегральных микросхем космических аппаратов, является воздействие тяжелых заряженных частиц. Попадание их в электронные устройства приводит к появлению одиночных переходных процессов (коротких токовых импульсов), которые в аналоговых микросхемах проявляются в искажении формы выходных сигналов, а в цифровых микросхемах могут вызвать одиночный сбой. В статье рассмотрена методика схемотехнического моделирования воздействия тяжелых заряженных частиц на биполярные аналоговые микросхемы, включающая разработанную эквивалентную электрическую схему биполярного транзистора для LTSpice и порядок проведения моделирования переходных процессов. Несмотря на принятые упрощения, а именно – отсутствие учета зависимости длительности фронта нарастания и спада генерируемого заряженной частицей токового импульса от параметров транзисторной структуры, на допущения о том, что весь заряд генерируется в активной базе и областях пространственного заряда эмиттерного и коллекторного переходов, – разработанная эквивалентная схема позволила определить, что форма коллекторного токового импульса схемы с общим эмиттером при воздействии тяжелой заряженной частицы определяется быстродействием транзистора и его режимом работы. С применением разработанной методики определены «критические» транзисторы двух изученных аналоговых микросхем, а также обоснована необходимость шунтирования токозадающих резисторов конденсатором небольшой емкости.
One of the factors causing the failure of spacecraft integrated circuits is exposure to heavy charged particles. The entry of heavy charged particles into electronic devices leads to the appearance of single event transients (short current pulses), which in analog microcircuits manifest themselves in distortion of the output signal shape, and in digital microcircuits can cause a single event upset. The article discusses a technique for circuit mode-ling of the effect of heavy charged particles on bipolar analog microcircuits, including the developed equivalent electrical circuit of a bipolar transistor for LTSpice and the procedure for modeling transient processes. Despite the simplifications adopted, namely: failure to take into account the dependence of the duration of the rise and fall of the current pulse generated by a charged particle on the parameters of the transistor structure, the assumption that the entire charge is generated in the active base and the space charge regions of the emitter and collector junctions, an equivalent circuit has been developed made it possible to determine that the shape of the collector current pulse for circuit with a common emitter when exposed to a heavy charged particle is determined by the speed of the transistor and its operating mode. Using the developed methodology, the “critical” transistors of the two studied analog microcircuits were determined, and the need to bypass the current-setting resistors with a small capacitor was justified.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.