汪 波，罗宇华，刘伟鑫，孔泽斌，楼建设，彭克武，付晓君，韦锡峰

(1. 上海精密计量测试研究所，上海 201109; 2. 中国电子科技集团有限公司第二十四研究所，重庆 400060；3. 上海卫星工程研究所，上海 201109)

0 引 言

航天器在轨运行会受到地球辐射带、银河宇宙射线、太阳耀斑等空间天然辐射环境的影响[1-2]。这些空间辐射环境中的带电粒子，如质子、电子、重离子等会对宇航用半导体器件造成单粒子效应、电离总剂量效应和位移损伤效应，严重威胁到航天器的长寿命和高可靠运行，是航天器在轨发生故障的重要原因之一[3-4]。与电离总剂量效应和位移损伤效应的长时间累积过程不同，单粒子效应是指单个高能粒子穿过半导体器件敏感结点时，在其径迹上电离出大量电子-空穴对，这些电子-空穴对在偏置电场的作用下被敏感节点收集形成脉冲信号，导致器件状态发生非正常改变甚至永久损伤[5]，该辐射效应属于一种即时的反应过程。随着航天器用半导体器件集成度不断提高,器件的特征尺寸越来越小、临界电荷越来越少，单粒子效应愈加严重，对航天器在轨可靠运行的威胁也逐渐增大。为了解决宇航微电子的高可靠性问题，单粒子效应受到了广泛研究[6-9]。研究结果表明体硅CMOS结构由于存在寄生的PNPN结构，容易引发单粒子闩锁效应。在正常状态下寄生PNPN结构的等效晶体管处于高阻关断状态，当高能粒子入射后将器件内寄生的可控硅PNPN结构触发开启，形成低电阻、大电流状态。……