陈 睿，冯 颖，余永涛，上官士鹏，封国强，朱 翔，马英起，韩建伟

(1.中国科学院 国家空间科学中心，北京 100190；2.中国科学院大学，北京 100049；

3.北京电子工程总体研究所，北京 100854)

单粒子闭锁(SEL)效应[1-3]是体硅CMOS电路中的寄生4层PNPN结构的可控硅被触发导通，在电源与地之间形成低阻抗大电流通路，导致器件无法正常工作，甚至烧毁器件的现象。CMOS器件和电路具有功耗低、噪声容限大、温度稳定性高等优点，在现代卫星中有着不可替代的地位，而随着微电子特征尺寸的不断缩小，其中很多CMOS电路(特别是大规模和超大规模CMOS电路)的SEL敏感性也会随之显著增加[4]，因此SEL效应的防护显得尤为重要。在空间飞行任务实施时常会遇到没有抗辐射加固产品供选用或条件不允许选用的情况，此时必须采取一定的SEL效应防护设计实现空间抗辐射加固的需求。

本文以IDT71V416S和K6R4016V1D两种CMOS SRAM器件为例，基于CMOS器件SEL效应机理及触发条件，在电阻限流防护技术基础上，设计恒流源限流SEL效应防护电路。利用脉冲激光模拟单粒子效应和重离子辐照试验方法，验证两种SEL防护电路的防护效果。

1 CMOS 器件闩锁效应电路级防护设计

CMOS器件闩锁效应触发条件的分析是进行其闩锁效应电路级防护设计的前提。大量研究[5-6]表明，CMOS器件SEL效应触发条件包括3个要素：1) 外界因素使寄生晶体管处于充分的正向偏置状态；2) 两个寄生晶体管电流增益积足够大，并形成正反馈，相应I-V区形成负阻特性，使内部电流迅速上升到更大；3) 外部电路提供足够的电源电流，使电路的闩锁状态得以维持。……