航天元器件抗輻射能力元器件應(yīng)該如何選擇

　　隨著空間技術(shù)、航天戰(zhàn)略武器及微電子技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的電子元器件被航天產(chǎn)品所采用。其中半導(dǎo)體器件（包括：半導(dǎo)體分立器件、集成電路等）大多數(shù)是輻射敏感器件，輻射環(huán)境對(duì)這些器件的性能會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響，甚至使其失效。針對(duì)各種輻射效應(yīng)，在器件的材料、電路設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝制造及封裝等各個(gè)環(huán)節(jié)采取加固措施，使其具有一定的抗輻射性能。選擇抗輻射加固的器件應(yīng)用在空間輻射環(huán)境中，將能提高航天器的可靠性和使用壽命；應(yīng)用在戰(zhàn)略武器中，將能提高其效能和突防能力。空間輻射環(huán)境對(duì)電子器件主要產(chǎn)生電離輻射總劑量（TID）效應(yīng)和單粒子效應(yīng)（SEE）；核輻射環(huán)境尤其是核爆炸環(huán)境，主要產(chǎn)生瞬時(shí)電離輻射總劑量效應(yīng)、中子輻射效應(yīng)和電磁脈沖損傷效應(yīng)。不同的輻射環(huán)境對(duì)電子器件的影響各不相同，不同類型的電子器件在同一輻射環(huán)境中也會(huì)有不同的反應(yīng)。

　　空間輻射環(huán)境主要來自宇宙射線、太陽耀斑輻射及環(huán)繞地球的內(nèi)外范·艾倫輻射帶等。雖然輻射劑量率很低，不同軌道的劑量率范圍一般在0.0001～0.01rad（Si）/s之間，但由于它是一個(gè)累積效應(yīng)，當(dāng)劑量率累計(jì)到一定值時(shí)，將導(dǎo)致電子器件的性能發(fā)生變化，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致器件完全失效，使電子設(shè)備不能正常工作。目前運(yùn)行的衛(wèi)星在其有效壽命里，內(nèi)部將會(huì)受到的總劑量為 102～104Gy（Si）的輻射。單粒子效應(yīng)（SEE）是空間電子系統(tǒng)必須面對(duì)和需要解決的另一個(gè)空間輻射問題。自1975年發(fā)現(xiàn)單個(gè)高能粒子能引起CMOS器件發(fā)生鎖定（SEL）以來，不斷發(fā)現(xiàn)由單粒子引起的器件失效情況，包括功率MOS器件發(fā)生燒毀（SEB）、單粒子?xùn)糯⊿EGR）、單粒子翻轉(zhuǎn)（SEU）等現(xiàn)象。隨著器件集成度的提高，以及工作電壓的降低，器件對(duì)單粒子效應(yīng)的敏感度也大幅度提高，成為影響航天器在軌運(yùn)行的重要因素。核輻射環(huán)境主要由α、β、中子、γ射線及核電磁脈沖組成。高空核爆炸產(chǎn)生的瞬時(shí)輻射環(huán)境的時(shí)間很短（一般為10～15s）。瞬態(tài)劑量率輻射效應(yīng)、中子輻射位移損傷效應(yīng)以及瞬態(tài)輻射的次級(jí)效應(yīng)，對(duì)于戰(zhàn)略武器和航天器的電子系統(tǒng)，都是必須重視的瞬時(shí)損傷因素。因此運(yùn)行在輻射環(huán)境的航天型號(hào)在選擇電子器件時(shí)，必須根據(jù)器件承受的輻射環(huán)境，選擇具有足夠抗輻射能力的器件，并留有一定的余量，以保證所選器件在輻射環(huán)境中穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。