[发明专利]一种温控系统及在该温控系统下进行单粒子效应试验的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子器件抗单粒子能力试验验证技术领域，特别是涉及一种温控系统及在该温控系统下进行单粒子效应试验的方法。

背景技术

随着半导体技术的迅猛发展，航天器用微电子器件的集成度不断提高，航天器逐渐更多地采用大规模集成电路，由于器件的特征尺寸和工作电压越来越小，相应地，临界电荷也越来越小，单粒子效应的作用也越来越明显。近些年来发现单粒子效应更加显著，其损伤模式也日趋复杂化。

单粒子效应是航天器在轨运行时发生的，但大量的试验验证工作却是在地面进行，尤其是航天器设计所需的微电子器件抗性能评估的依据是地面模拟试验结果。地面模拟实验不可能完全逼真，模拟条件应尽可能地反映客观现象的本质。模拟实验的结果和价值取决于地面模拟条件与空间真实条件的等效性，这包括时间等效性、能量等效性和温度等效性等等。

航天器在空间很长时间里积累的通量在加速器上很短时间内即能达到，这种长时间的通量和短时间高通量之间的等效关系为时间等效性；地面加速器所提供的粒子的能量与宇宙射线的高能部分要低得多，只能是以较低能量的粒子束模拟宇宙射线的高能部分，尽管它们可以有相同的LET值(有粒子引发单粒子翻转的线性能量传递阈值)，但是作用效果不完全相同，这种不同能量之间的等效关系为能量等效性；空间环境的温度也是复杂多变的，且温度变化范围较大，地面模拟环境温度与空间环境温度之间的等效关系为温度等效性。

这些等效性依赖于对单粒子效应物理过程的深刻认识，依赖于对器件结构的深入了解。在此基础上才能更好地建立起地面模拟所获的的数据与空间真实错误率之间的关系。在每一个环节上理论工作和试验验证工作都是必不可少的。

目前国内开展这一课题的研究多是基于器件模型或特定电路的单粒子效应仿真研究，随着我国空间单粒子效应地面模拟专用终端装置的出现，使得利用现有辐照设备开展单粒子效应与温度的关系的试验研究成为可能。

目前单粒子辐照试验通常在常温下进行，还没有基于温度控制下的单粒子辐照试验的相关数据，也没有适合于现有的辐照试验装置的温度控制系统。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种温控系统，该温控系统能够远程在线自动校准、测量精确稳定、抗干扰能力强、可靠性高、可自我保护、兼容性强，可以满足不同温度下的单粒子效应试验需求。

本发明的另外一个目的在于提供在该温控系统下进行单粒子效应试验的方法。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种温控系统，其特征在于：包括远程控制计算机、温度控制器、加热片、红外探头及高温导线，温度控制器通过高温导线分别与红外探头和加热片进行连接，且温度控制器与远程控制计算机连接，红外探头和加热片放置在真空辐照靶室内部，温度控制器与远程控制计算机放置在真空辐照靶室外部，远程控制计算机将温度控制指令发送给温度控制器，温度控制器根据温度控制指令控制加热片的加热温度，红外探头采集加热片的加热温度反馈给温度控制器，温度控制器再根据反馈的加热温度值进行修正调节加热片的加热温度，使所述加热温度与远程控制计算机温度控制指令中预设的温度值相同，完成温度控制，同时温度控制器将最终温度值反馈给远程控制计算机。

在上述温控系统中，连接温度控制器的高温导线和连接加热片、红外探头的高温导线通过设置在真空辐照靶室侧壁上的92芯法兰实现真空辐照靶室内外系统的连接。

在上述温控系统中，加热片通过导热硅胶粘接在真空辐照靶室内部的芯片背面，芯片由设置在真空辐照靶室外部的程控电源进行远程供电。

在上述温控系统中，温度控制器包括控制器、驱动电路和温度处理及校正模块，其中控制器接收远程控制计算机发送的温度控制指令，并将所述温度控制指令译码为驱动电路可识别的指令代码，输出给驱动电路，同时接收温度处理及校正模块输出的温度修正值，调节加热片的加热温度，使所述加热温度与远程控制计算机温度控制指令中预设的温度值相同；驱动电路根据接收的所述指令代码对加热片的温度进行控制；温度处理及校正模块将红外探头从加热片采集的温度值与远程控制计算机发送的温度控制指令中预设的温度值进行比较，并将比较后得到的温度修正值发送给控制器。

在上述温控系统中，控制器、驱动电路和温度处理及校正模块放置在具有抗电磁干扰能力的金属壳体中。

在上述温控系统下进行单粒子效应试验的方法，包括如下步骤：