收稿日期:2005203210;定稿日期:2005206210文章编号:100423365(2005)0620581203用于抗闭锁的辐射敏感开关许献国1,2,胡健栋1,赵刚2,徐曦2(11北京邮电大学,北京100876;21中国工程物理研究院电子工程研究所,四川绵阳621900)摘要:介绍了一种用于抗闭锁的辐射敏感开关。设计的辐射敏感开关在“闪光I”瞬时辐射模拟源上进行了实验考核。实验结果表明,该辐射敏感开关能够成功驱动超大规模集成电路,达到抗闭锁设计目的。关键词:抗闭锁;辐射敏感开关;集成电路中图分类号:TN43文献标识码:ARadiationSensitiveSwitchforLatchupPreventionXUXian2guo1,2,HUJian2dong1,ZHAOGang2,XUXi2(11SchoolofTelecommunicationEngineering,BeijingUniversityofPostsandTelecommunications,Beijing100876;21InstituteofElectronicsEngineering,ChineseAcademyofEngineeringPhysics,Mianyang,Sichuan621900,P1R1China)Abstract:Thedesignprocedureofaradiationsensitiveswitchforpreventionoflatchupisdescribedindetail1Thera2diationsensitiveswitchdesignedwastestedonatransientalradiationsimulationdevice1Theexperimentalresultsshowthattheradiationsensitiveswitchiscapableofdrivingverylargescaleintegratedcircuits(VLSI)successfullyandachievingthegoaloflatchupprevention1Keywords:Latchupprevention;Radiationsensitiveswitch;IntegratedcircuitEEACC:2570D1引言受适当的瞬时辐射辐照时,各种规模的体硅CMOS集成电路都会出现闭锁现象[123]。为了消除闭锁,就必须采用其他CMOS集成电路工艺,如SOS、SOI等,从根本上消除辐射感生闭锁的产生机制[4,5]。对于采用体硅工艺制作的CMOS集成电路,是不可能消除辐射感生光电流带来的闭锁的。但是,有多种办法能够抑制闭锁的持续,如采用掺金,或中子辐照法、电阻限流法、RLC电路扰动电压法、伪闭锁路径法、瞬时断电回避法等[6212]。瞬时断电回避法的基本思路是,在瞬时辐射到来时,及时关断电子系统的电源,避免系统死机或产生不可预知的行为,在辐射过去后重新启动系统。而实现电源关断并重启的关键器件就是辐射敏感开关。文章讨论了辐射敏感开关的基本原理,并借助电路仿真软件OrCAD/PSPICE,设计了一种辐射敏感开关;对该开关在“闪光I”瞬时辐射源上的试验结果进行了分析和讨论。2辐射敏感开关的基本原理211基本原理为了抑制体硅CMOS器件的辐射感应闭锁,常用的办法是瞬时断电回避[12]。这种方法需要一个特殊的开关来完成电子系统的断电和延时重启,国内外都已有类似的产品出现。国外的产品叫做辐射敏感开关。它功能强大,除给出电源瞬时关断和重启信号外,还能提供各种低电平和高电平信号,用作器件的片选或写禁止信号等。本文给出一种类似的辐射敏感开关的设计,并进行了有关的试验验证。本文设计的辐射敏感开关如图1所示,电路由分立元器件组合而成。图1中,PMOS和NMOS管第35卷第6期2005年12月微电子学MicroelectronicsVol135,№6Dec12005连接构成一个反相器。当遭遇瞬时辐射时,二极管D1中感生出光电流,对G点连接电容C1充电,一旦G点电压超过某一阈值电压VGth(反相器翻转阈值电压),输出端电容C2就会通过NMOS管(NMOS管导通,PMOS管截止)放电,并给出低电平。当辐射过去后,电容C1通过电阻R1放电,一旦G点电压低于翻转阈值电压VGth,电源就会通过PMOS场效应管(PMOS管导通,NMOS管截止),对输出端电容C2充电,并使之逐渐达到高电平。图1辐射敏感开关原理图212参数分析为了在较低的剂量率时就能触发辐射敏感开关,二极管D1应对辐射非常敏感,感生光电流的幅度大、持续时间长。D1的反向漏电流应足够小,以保证漏电流在电阻R1上的电压降比反相器的翻转阈值电压小很多。R1的值应尽可能大,以使电容C1的放电时间常数远大于充电时间常数,即所谓的“快充慢放”,这样才能保证辐射到来时G点电压在一段时间内超过反相器翻转阈值电压。C1的值取决于G点电压超过反相器翻转阈值的持续时间长短,即电源关断时间长短,但应尽可能小。为了减小MOS管的寄生电容对关断响应的影响,MOS管的寄生电容应足够小。这样,无论估计关断快慢,还是计算关断持续时间,都可忽略MOS管寄生电容的影响。另外,为了能够尽可能地快...
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