Детальная информация

В условиях ионизирующей радиации большое влияние на работоспособность электронных устройств на основе КМОП элементной базы оказывают поверхностные эффекты, связанные с подзатворным диэлектриком и границей раздела кремний - диэлектрик. Симулятор электронных схем общего назначения с открытым исходным кодом позволяет на этапе схемотехнического проектирования учитывать дестабилизирующие факторы и анализировать поведение интегральных микросхем в конкретных условиях эксплуатации. В работе описаны особенности схемотехнического моделирования КМОП-микросхем космического применения, учитывающие дестабилизирующее низкоинтенсивное ионизирующее воздействие. Рассмотрено изменение порогового напряжения МОП-транзисторов, наиболее чувствительного к дозовому воздействию. Выполнена модификация SPICE-модели микросхемы 1564ЛЕ1 путем включения дополнительных источников напряжения, имитирующих сдвиги пороговых напряжений n- и p-канальных МОП-транзисторов. Показано, что SPICE-модель позволяет получать отклик электронных устройств на ионизирующее воздействие в течение тысячи часов в едином запуске симулятора на типовой рабочей станции. Проведен виртуальный эксперимент с кольцевым генератором, собранным на базе микросхемы 1564ЛЕ1, для условий низкоинтенсивного ионизирующего излучения с постоянной мощностью дозы P = 0,1 рад/с в течение 5000 ч. Представлена полученная с использованием сжатия временной оси зависимость частоты автоколебаний кольцевого генератора от времени облучения.

Under conditions of ionizing radiation, the operating capability of electronic devices based on CMOS hardware components is greatly affected by surface effects associated with gate insulator and silicon - dielectric interface. The open-source simulator of general purpose electronic circuits allows consideration of destabilizing factors and analysis of integrated microcircuit behavior in specific operational conditions during the hardware design phase. In this work, the features of circuit simulation of CMOS chips for space applications are described, taking account of the destabilizing low-intensity ionized effect. The change in the threshold voltage of MOS transistors, which is most sensitive to dose effects, is considered. The SPICE model of the 1564LE1 microcircuit has been modified by including additional voltage sources that simulate shifts in the threshold voltages of n- and p-channel MOS transistors. It was demonstrated that SPICE model allows obtaining the response of electronic devices to ionizing effects for thousands of hours in a single run of the simulator on a standard workstation. A virtual experiment was carried out with a ring oscillator assembled on the basis of 1564LE1 microcircuit, under conditions of low-intensity ionizing radiation with a constant dose rate P = 0.1 rad/s for 5000 hours. The dependence of the ring oscillator self-oscillation frequency on the irradiation time obtained using time axis compression is presented.