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。

总剂量辐射效应会导致绝缘体上硅金属氧化物半导体场效应晶体管(DSOI MOSFET)器件的阈值电压漂移、泄漏电流增大等退化特性。由于背栅端口的存在， SOI器件存在新的总剂量效应加固途径，对于全耗尽 SOI器件，利用正背栅耦合效应，可通过施加背栅偏置电压补偿辐照导致的器件参数退化。本文研究了总剂量辐照对双埋氧层绝缘体上硅金属氧化物半导体场效应晶体管(DSOI MOSFET)总剂量损伤规律及背栅偏置调控规律，分析了辐射导致晶体管电参数退化机理，建立了 DSOI晶体管总剂量效应模拟电路仿真器(SPICE)模型。模型仿真晶体管阈值电压与实测结果≤6 mV，同时根据总剂量效应模型给出了相应的背栅偏置补偿模型，通过晶体管背偏调控总剂量效应 SPICE模型仿真输出的补偿电压与试验测试结果对比，N型金属氧化物半导体场效应晶体管 (NMOSFET)的背偏调控模型误差为 9.65%， P型金属氧化物半导体场效应晶体管 (PMOSFET)为 5.24%，该模型可以准确反映 DSOI器件辐照前后阈值特性变化，为器件的背栅加固提供参考依据。

提出了一种具有叠层埋氧层的新栅型绝缘体上硅(SOI)器件。针对SOI器件的抗总电离剂量(TID)加固方案, 对绝缘埋氧层(BOX)采用了叠层埋氧方案, 对浅沟槽隔离(STI)层采用了特殊S栅方案。利用Sentaurus TCAD软件, 采用Insulator Fixed Charge 模型设置固定电荷密度, 基于0.18 μm CMOS工艺对部分耗尽(PD)SOI NMOS进行了TID效应仿真, 建立了条栅、H栅、S栅三种PD SOI NMOS器件的仿真模型。对比三种器件辐照前后的转移特性曲线、阈值电压漂移量、跨导退化量, 验证了该器件的抗TID辐照性能。仿真结果表明, 有S栅的器件可以抗kink效应, 该PD SOI NMOS器件的抗TID辐照剂量能力可达5 kGy。

针对硅双极器件及其构成的双极集成电路有着如低剂量率辐照损伤增强效应等不同于其他类型电路的特殊的辐照响应问题,分析了空间辐射电离总剂量环境及铝屏蔽作用,双极晶体管及电路总剂量辐照损伤机理,低剂量率辐照损伤增强效应、规律和电参数变化。通过选取几种典型的双极晶体管和电路进行地面辐照模拟试验和测试,证明了双极器件及电路的关键参数受辐照影响较大,特别是对低剂量率辐照损伤增强效应敏感,低剂量率辐照损伤增强因子基本都大于1.5,不同双极器件和电路的低剂量率辐照损伤增强效应有着明显的不同,与器件类型、加工工艺(如氧化层厚度)等密切相关。

介绍了抗辐射加固设计使用的总剂量辐照效应模型, 研究了它在时间延迟积分电荷耦合器件(TDI-CCD)电荷转移效率参数衰减中的应用, 并通过不同剂量60Co γ辐照试验, 验证了该模型在TDI-CCD器件抗辐射加固设计中的应用价值。

辐照会引起MOS器件电介质氧化物与半导体界面势垒变化，影响其工作性能和可靠性。测量了n型6H-SiC MOS电容辐照105rad(Si)剂量前后的I-V曲线，通过Fowler-Nordheim(F-N)隧道电流拟合，得到了界面势垒的大小，辐照前的为2.596eV，辐照后降为1.492eV。界面势垒变化主要是由辐照产生的界面态引起的。

采用传统固相反应法制备PZT铁电材料,并制作成平行平板无源电容器结构,在ELV-8电子直线加速器上进行了总剂量效应辐照实验.结果表明:样片经过不同强度高能高速直流电子束辐照后的电滞回线随着辐照强度的增加,电滞回线所包围的面积逐渐减小,饱和极化强度、剩余极化强度和矫顽场呈线性减小.其中当辐照剂量为1×108rad(Si)时,饱和极化强度、剩余极化强度和矫顽场的衰减幅度分别为14.1%,15.0%和2.7%,样片抗总剂量辐照能力可达1×108rad(Si).