Исследование влияния топологии интегральной микросхемы стабилизатора напряжения на его радиационную стойкость

Рассмотрен метод регистрации отклика на радиационное воздействие с использованием рентгеновского комплекса РИК-0401 и показано, что для линейных стабилизаторов напряжения интегральных схем он позволяет диагностировать наличие изменений в их топологии. Исследованы 4 типа микросхем ИС-ЛС1-1.8В, которые по основным электрическим параметрам эквивалентны, но имеют отличия в исполнении выходного ключа (вертикальные транзисторы с различным разведением базы), токовых зеркал и дифференциальных каскадов: c измененным исполнением базы выходного ключа и вертикальными p-n-p-структурами (Тип 1); с измененным исполнением базы выходного ключа и смешанными (латеральные + вертикальные) p-n-p-структурами (Тип 2); с исполнением базы выходного ключа как у зарубежного аналога и вертикальными p-n-p-структурами (Тип 3); с исполнением базы выходного ключа как у зарубежного аналога и смешанными (латеральные + вертикальные) p-n-p-структурами (Тип 4). По результатам исследования установлено, что наибольшую радиационную стойкость к эффектам поглощённой дозы демонстрируют образцы микросхемы стабилизатора напряжения ИС-ЛС1-1.8В Типа 1 и Типа 2. Для исследования образцов линейного стабилизатора на стойкость к воздействию импульсного ионизирующего излучения использовался лазерный комплекс РАДОН-23 с максимальной плотностью энергии 200 мДж/см². Установлено отсутствие тиристорного эффекта в исследованных Типах 1–4 линейного стабилизатора напряжения ИС-ЛС1-1.8В. Полученные результаты позволяют разрабатывать способы повышения радиационной стойкости линейного стабилизатора напряжения ИС-ЛС1-1.8В путём варьирования топологии интегральных микросхем и выбирать наиболее выгодный вариант изготовления выходного ключа.

1. Patrick DRS, Fardo W, Richardson RE, Chandra V. Electronic Devices and Circuit Fundamentals. New York: River Publishers. 2023:1078. DOI: 10.1201/9781003393139

2. Gurevich V. Power Supply Devices and Systems of Relay Protection. Boca Raton: CRC Press 2014:260. DOI: 10.1201/b15015

3. Geytenko EN. Secondary power supplies. Circuit technique and Calculation. Moscow: Solon Press. 2008:448. (In Russ.).

4. Belous AI, Solodukha VA, Shvedov SV. Space Electronics. Moscow: Tekhnosphera. 2015:696. (In Russ.).

5. Zebrev GI. Radiation Effects in Highly Integrated Silicon Integrated Circuits. Moscow: NIYAU MIFI. 2010:148. (In Russ.).

6. Iniewski K. Radiation Effects in Semiconductors. CRC Press: Boca Raton. 2011:422. DOI: 10.1201/9781315217864

7. Tapero KI, Didenko SI. Fundamentals of Radiation Resistance of Electronic Products: Radiation Effects in Electronic Products. Moscow: Izd. dom MISiS. 2013:349. (In Russ.).

8. JSC "GRUPPA KREMNY EL". Access mode: https://group-kremny.ru/. Access date: 27.10.2024. (In Russ.).

9. JSC "Specialized electronic systems" (SPELS). Access mode: http://www.spels.ru. Access date: 27.10.2024.

10. Rybalka SB, Demidov AA, Kulchenkov EA. Study of radiation hardness of linear voltage regulator. Advances in Applied Physics. 2023;5:446. DOI: 10.51368/2307-4469-2023-11-5-446-454

11. Rybalka SB, Demidov AA, Kulchenkov EA, Pilipenko KS. Radiation behaviour study of linear voltage regulator. Saint-Petersburg OPEN 2024: Book of Abstract 11th International School and Conference on Optoelectronics, Photonics, Engineering and Nanostructures "Saint-Petersburg OPEN 2024". St. Petersburg: HSE University. 2024: 284-285. (In Russ.).

12. LT1963A Series Low Noise, Fast Transient Response LDO Regulators, Analog Devices. Access mode: http://www.linear.com/LT1963A. Access date: 27.10.2024.

13. Tapero KI, Ulimov VN, Chlenov AM. Radiation effects in silicon integrated circuits for space applications. Moscow: Laboratoriya Znaniy. 2020:304. (In Russ.).

14. Chumakov AI. Radiation hardness of electronic components base products. Moscow: NIYAU MIFI. 2015:512. (In Russ.).

15. Ke-Horng Chen. Power Management Techniques for Integrated Circuit Design. Singapore: Wiley. 2016:552. DOI: 10.1002/9781118896846