用于空间探测的电子元器件辐照性能研究

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1、学校代码10459学号或申请号201212131512密级ATIII-t1、i硕士学位论文用于空间探测的电子元器件辐照性能研究作导者师姓姓名名•0禹金标0•吕运朋教授张飞副研究员学专培科业养门名院类称系•t工学I<测试计量技术及仪器物理工程学院完成时间：2015年5月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文屮以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。對立论文作者：曰期：办/r年/月曰

2、学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以釆H]影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学•位论文作者：崎材丨曰期：年丨月/f曰AthesissubmittedtoZhengzhouUniversi

3、tyforthedegreeofMasterStudyonIrradiationPerformanceofElectronicComponentsUsedinSpaceExplorationByJinbiaoYuSupervisor:Prof.YunPengLvA.P.FeiZhangMeasuringandTestingTechnologiesandInstrumentsSchoolofPhysicalEngineeringMay2015摘要摘要辐射效应是近年来航天器有效载荷电子系统及设备失效的主要原因之一。单粒子闩锁可能拉低电源系统总线，甚至烧毁星上电源；单粒子翻转效

4、应会导致数据出错；总剂量效应会导致器件性能变差甚至失效。如何获得电子元器件的以上辐照性能，设计加固保护措施和措施有效性验证就成了一个值得研究的问题。本文针对暗物质粒子探测卫星硅阵列探测器电子学读出系统用量很大的两种芯片AD7476和DS18S20Z，开展了以下研究：（1）根据暗物质粒子探测卫星硅阵列探测器电子学读出系统工作情况，设计了一套电子元器件辐照性能研究系统，完成了电路原理图、PCB设计和硬件电路调试。（2）完成了FPGA程序设计和基于Labwindows/CVI的上位机程序设计。（3）通过重离子加速器实验终端对AD7476和DS18S20Z进行了辐照测试，探索了这

5、两款芯片的单粒子闩锁能量阈值、闩锁电流和单粒子翻转情况。（4）针对AD7476和DS18S20Z的单粒子闩锁和单粒子翻转特性，设计了单粒子闩锁加固保护措施，讨论了单粒子翻转数据处理措施。（5）进行了激光脉冲模拟单粒子效应实验初步验证SEL加固保护措施的有效性；进行了重离子加速器实验终端实验再次验证加固保护措施的有效性。（6）通过钴60辐射对AD7476和DS18S20Z进行了总剂量特性研究，并对总剂量影响进行评估分析。2实验结果表明，AD7476发生锁定时，LET闩锁阈值为14MeV*cm/mg电流增量在30mA以上；采用20mA闩锁电量增量作为断电阈值，‘断电1秒、再上

6、电’的锁定保护措施十分有效。DS18S20的LET闩锁阈值为215MeV*cm/mg，电流增量在15-30mA；使用了“在LDO串联100欧姆限流电阻”的方法来达到闩锁保护，实验验证结果表明这种保护措施非常有效。讨论了DS18S20ZSEU现象数据处理方法，内部寄存器值CRC校验；在轨温度数据在地面绘制温度曲线，剔除毛刺或者单点跳变；对每一温度采集进行多次次采集，通过剔除最大值和最小值的三种方法剔除SEU数据。总剂量实验评估表明，两种芯片总剂量性能可以承受三年在轨能量沉积。关键词：辐照效应单粒子效应总剂量效应保护措施脉冲激光重离子辐照IAbstractAbstractRa

7、diationeffectisoneofthemaincausesofpayloadelectronicsystemsandequipmentfailureonspacecraftinrecentyears.Singleeventlatch-up(SEL)maypulldownthepowersystembus,andevendestroythesatellitepower.Singleeventupset(SEU)cancausedataerrors.Totalionizingdoseeffect,TID)willleadt