[发明专利]一种星载微系统模块的静态总剂量试验方法和系统

说明书

本发明公开了一种星载微系统模块的静态总剂量试验方法和系统，属于微系统模块抗总剂量能力试验验证技术领域。根据微系统模块的管脚属性，确定最劣的偏置条件，进而达到最佳的试验效果。微系统模块无需运行功能程序，仅为对外引出的电源管脚施加拉偏电压激励、信号管脚施加上下拉激励。微系统模块无需软件操作，总剂量试验板无需晶振、接口器件等有源器件，仅需电阻电容，硬件设计简单，经济成本较低。具有一定的工程应用价值，可以评估空间航天器中备份机加电待机状态的抗总剂量能力。同时，辐照试验装置中的微系统模块供电电压可根据不同需求进行调整，具有一定的通用性。

技术领域

本发明属于微系统模块抗总剂量能力试验验证技术领域，涉及一种星载微系 统模块的静态总剂量试验方法和系统。

背景技术

微系统模块通过集成技术将多种功能芯片及无源器件封装在一个单元内形 成具有一定功能的系统或者子系统，随着航天器小型化、轻质化的发展趋势，微 系统模块越来越多的应用在航天器各个领域中。由于微系统模块是多芯片集成体 的特殊性，针对微系统模块的总剂量效应的评估方法一直未形成统一的标准。目 前主要通过两种方法进行评估：一种采用微系统模块内单芯片最小的抗总剂量能 力替代微系统模块的抗总剂量能力；一种采用地面模拟试验的方式，根据微系统 模块的功能特点，在辐射环境下运行微系统模块功能程序，同时监测程序运行结 果，最终根据试验结果评估微系统模块的抗总剂量能力。

微系统模块内单芯片不是简单的物理集成，模块内芯片间具有复杂的连接关 系，采用第一种替代评估的方法不能完全体现微系统模块的整体性。第二种试验 评估方法中微系统模块在辐照环境下运行各项模块功能，相当于在试验时给微系 统模块提供动态偏置，然而从总剂量失效机理上分析，在动态工作状态下，偏置 的方向处于不断变化的状态，对辐照产生的电子、空穴将产生不同的影响。对于 NMOS器件，首先栅极接高电平，有利于空穴的反向迁移和电子的收集，将加剧 辐照产生电荷的作用；然后，栅极接低电平，载流子发生反向运动及复合，这将 削弱之前的作用，为此总体来说，动态偏置下总剂量效应将被削弱。除此之外， 采用动态偏置的总剂量试验方法仅可以评估微系统模块在空间环境中加电工作 时的抗总剂量能力，然而空间航天器中多数都有备份机，长期处于加电待机状态， 因此动态总剂量试验方法具有一定的局限性。

综上所述，亟需发展一种新的星载微系统模块的静态总剂量试验技术，以解 决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中，微系统模块的抗总剂量能力评估方 法不能完全体现微系统模块的整体性，且在适用范围上具有一定局限性的缺点， 提供一种星载微系统模块的静态总剂量试验方法和系统。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种星载微系统模块的静态总剂量试验方法，包括如下步骤：

基于微系统模块自身结构及微系统模块内的芯片结构，将微系统模块对外管 脚进行区分，得到电源管脚和信号管脚，分别对电源管脚和信号管脚进行分析；

基于电源管脚和信号管脚的属性，进行静态偏置设计，静态偏置设计具体是 对电源管脚施加拉偏电压激励，同时对信号管脚施加上下拉激励；

基于QJ10004-2008《宇航用半导体器件总剂量辐照试验方法》，对静态偏置 设计后的微系统模块进行总剂量试验。

优选地，电源管脚包括供电管脚和地管脚；

信号管脚包括普通输入信号管脚、带上拉输入信号管脚、带下拉输入信号管 脚、带上拉输入输出双向信号管脚、带下拉输入输出信号管脚、输出信号管脚。

进一步优选地，对电源管脚施加拉偏电压激励具体为：

供电管脚上拉典型供电值的5％～10％。

优选地，对电源管脚施加拉偏电压激励具体为：基于微系统模块的使用手册 选取供电电压的最大值。