对基于GaN的DC/DC变换器进行了总剂量、单粒子及耦合辐照效应研究,讨论了DC/DC变换器在特定负载及电压条件下,输出电压、输出电流、输出效率随不同辐照条件的变化。试验结果表明,使用GaN MOSFET开关管的DC/DC变换器在总剂量、单粒子及耦合辐照条件下,均表现出了优异的抗辐照性能,即输出电压、输出电流、输出效率等性能在三种辐照条件下均没有发生明显的退化。该DC/DC变换器实现了抗总剂量辐照能力大于1 kGy(Si)和抗单粒子LET≥75 MeV·cm2·mg-1,表明使用基于GaN的DC/DC变换器未来可广泛应用于航空、航天等供电系统领域。

为了提高星敏感器在遭受单粒子效应打击情况下的质心提取精度, 提出了一种基于点扩散函数参考模型的在轨校正方法。通过构建星点参考模型及残差校正, 该方法能有效去除单粒子噪声, 校正噪声星点形态, 降低星点质心定位误差。与传统去噪算法相比, 该方法能在有效去噪的同时保护星点能量不被破坏。通过仿真实验验证了该算法抗单粒子效应的有效性, 通过对比实验验证了该算法相比传统算法的优越性。

基于中国原子能科学研究院的 HI-13加速器, 利用不同线性能量传输(LET)值的重离子束流对 4款来自不同厂家的 90 nm特征尺寸 NOR型 Flash存储器进行了重离子单粒子效应试验研究, 对这些器件的单粒子翻转(SEU)效应进行了评估。试验中分别对这些器件进行了静态和动态测试, 得到了它们在不同 LET值下的 SEU截面。结果表明高容量器件的 SEU截面略大于低容量的器件; 是否加偏置对器件的翻转截面几乎无影响; 两款国产替代器件的 SEU截面比国外商用器件高。国产替代器件 SEU效应的 LET阈值在 12.9 MeV·cm2/mg附近, 而国外商用器件 SEU效应的 LET阈值处于 12.9~32.5 MeV·cm2/mg之间。此外, 针对单粒子和总剂量效应对试验器件的协同作用也开展了试验研究, 试验结果表明总剂量累积会增加 Flash存储器的 SEU效应敏感性, 分析认为总剂量效应产生的电离作用导致了浮栅上结构中的电子丢失和晶体管阈值电压的漂移, 在总剂量效应作用的基础上 SEU更容易发生。

针对锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT), 采用半导体三维器件数值仿真工具, 建立单粒子效应三维损伤模型, 研究 SiGe HBT单粒子效应的损伤机理, 以及空间极端环境与器件不同工作模式耦合作用下的单粒子效应关键影响因素。分析比较不同条件下离子入射器件后, 各端口瞬态电流的变化情况, 仿真实验结果表明, 不同工作电压下, 器件处于不同极端温度、不同离子辐射环境, 其单粒子瞬态的损伤程度有所不同, 这与器件内部在不同环境下的载流子电离情况有关。

提出了一种抗辐射加固12T SRAM存储单元。采用NMOS管组成的堆栈结构降低功耗，利用单粒子翻转特性来减少敏感节点，获得了良好的可靠性和低功耗。Hspice仿真结果表明，该加固SRAM存储单元能够完全容忍单点翻转，容忍双点翻转比例为33.33%。与其他10种存储单元相比，该存储单元的面积开销平均增加了3.90%，功耗、读时间和写时间分别平均减小了34.54%、6.99%、26.32%。电路静态噪声容限大且稳定性好。

针对国内加速器束流快速标定的需求并参考欧洲航天局的单粒子翻转监测器，本文成功研制重离子单粒子效应标定系统，并成功应用于国内串列重离子加速器束流的单粒子效应试验标定。试验结果表明，11种重离子分别在入射角度为0°、45°和60°的辐照下，可以标定系统在“00”和“FF”数据模式下的SEU（Single Event Upset）截面数据。通过与国内外主要加速器的单粒子翻转试验数据结果的比对，分析标定系统内部单粒子翻转物理分布图，验证所设计的单粒子标定系统可以对重离子加速器中束流的准确性和均匀性进行准确监测。