СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №6/2015

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 54 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2015 Обеспечение радиационной стойкости МОП-транзисторов: влияние одиночных эффектов В статье приведён обзор основных одиночных радиационных эффектов, влияющих на работу силовых радиационно-стойких МОП-транзисторов, а также последние данные испытаний на стойкость к одиночным сбоям. Алексей Соколов (Москва) В ВЕДЕНИЕ Силовые полевые МОП-транзисторы широко используются в бортовых системах космических аппаратов в це- пях синхронного выпрямления, в каче- стве основных элементов преобразо- вателей в системах электропитания и силовых ключей. Задача разработки и серийного про- изводства отечественной радиаци- онно-стойкой компонентной базы в целях импортозамещения чрезвы- чайно актуальна в настоящее время. Так, в соответствии с постановлени- ем Правительства Российской Федера- ции от 26 ноября 2007 г. №809 о феде- ральной целевой программе «Разви- тие электронной компонентной базы и радиоэлектроники на 2008–2015 гг.», разработка и серийное производство радиационно-стойких отечествен- ных силовых транзисторов является одним из приоритетных направле- ний развития российской электрон- ной отрасли [1]. В настоящее время в РФ производят- ся силовые транзисторы, которые не отвечают современным требовани- ям, предъявляемым производителями космической техники к компонентной базе в том, что касается электрических характеристик и стойкости к иони- зирующим излучениям (см. табл. 1). Поэтому ЗАО «Промышленные техно- логии» ведёт разработку радиационно- стойких силовых МОП-транзисторов n- и p-типов с блокирующими напря- жениями 200, 100 и 60 В. В 1970-х гг. началось производство силовых планарных МОП-транзис- торов по технологии двойной диффу- зии. Силовые МОП-транзисторы име- ют вертикальную структуру – носители заряда движутся от истока, расположен- ного на поверхности кристалла, верти- кально к стоку на другой стороне кри- сталла. В структуре прибора также име- ется эпитаксиальный слой кремния, толщина и уровень легирования кото- рого определяется значением блокиру- ющего напряжения, на которое рассчи- тан прибор. В 1990-х гг. появились силовыеМОП- транзисторы, произведённые по техно- логии «тренч», то есть канавок, получен- ных плазмохимическим травлением эпитаксиальных пластин кремния. По сравнениюс планарной, эта технология обладает следующими преимуществами: ● радикальным снижением сопротив- ления открытого канала [2]; ● низким значением произведения заряда затвора на сопротивление открытого канала [3]; ● улучшенными динамическими ха- рактеристиками вследствие уменьше- ния паразитных ёмкостей [4]. На рисунке 1 показан кристалл сило- вого транзистора, разрабатываемого ЗАО «Промышленные технологии». Преимущества электрических харак- теристик МОП-транзисторов с «тренч»- затворами, по сравнению с обычными планарными транзисторами, стиму- лировали выпуск радиационно-стой- ких приборов, специально создан- ных для космических применений. Радиационная стойкость таких МОП- транзисторов требует дополнительных испытаний, поскольку наличие затво- ра в канавке и более сложная картина Таблица 1. Сравнительная характеристика отечественных и произведённых в СНГ силовых МОП-транзисторов с зарубежными аналогами Наименование параметра, единицы измерения Буквенное обозначение Производитель, страна производства, наименование ОАО «Ангстрем», РФ, 2П170Б ОАО «Интеграл», Республика Беларусь, 2П7145А/ИМ Фрязинский завод мощных транзисторов ОАО «ЦНИИ «Дельфин», РФ, 2П7160И International Rectifier, США, IRHNA67260 Транзистор, разрабатываемый ЗАО «Промышленные технологии», РФ Максимально допустимое напряжение сток–исток, В U си , макс 200 200 200 200 200 Постоянный ток стока, А I c , макс 45 1 30 3 35 5 56 7 56 9 Сопротивление сток–исток в открытом состоянии, Ом R си , отк 0,035 2 0,085 4 0,055 6 0,028 8 0,020 10 Пороговое напряжение, В U зи , пор 2…4 2…4 - 2…4 2…4 Максимально допустимое напряжение затвор–исток, В U зи , мaкс ±20 ±20 ±20 ±20 ±20 Ток утечки затвора, нА I з ,ут ±100 ±100 ±100 ±100 ±100 Показатели радиационной стойкости - 7И1 7С1 7С4 по группе исполнения 1Ус 7И7 по группе исполнения 2Ус 7И6 по группе исполнения 4Ус 7И1 7И6 7И7 по группе исполнения 3У с 7С1 7С4 по группе исполнения 1Ус Стойкость по накопленной дозе: 300 крад ЛПЭ к ТЗЧ: 60 МэВ ⋅ см 2 /мг Стойкость по накопленной дозе: 300 крад ЛПЭ к ТЗЧ: 80 МэВ ⋅ см 2 /мг Примечания к Таблице 1. Условия измерения параметров 1 Tкорпуса = 25 ° С 2 U зи = 10 В, I с = 20 А 3 U зи = 10 В, U си = 4 В, Tкорпуса = 25 ° С 4 U зи = 10 В, I с = 18 А 5 U зи = 10 В, U си = 4 В, Tкорпуса = 25 ° С 6 U зи = 10 В, I с = 12 А 7 U зи = 12 В, Tкорпуса = 25 ° С 8 U зи = 12 В, I с = 40 А 9 U зи = 12 В, Tкорпуса = 25 ° С 10 U зи = 12 В, I с = 40 А © СТА-ПРЕСС