Способ испытаний полупроводниковых приборов

 

Изобретение относится к способам испытаний полупроводниковых приборов, в частности фотодиодов, применяемых в системах управления и ориентации, на стойкость к воздействию дестабилизирующих факторов внешней среды. Способ испытаний включает облучение приборов, измерение параметров приборов до и после воздействия. Для обеспечения достоверности испытаний за счет приближения условий моделирования воздействия внешних факторов к реальным условиям функционирования аппаратуры путем разработки метода испытаний, учитывающего влияние основных дестабилизирующих факторов (ядерного взрыва, космического пространства, длительных повышенных температур) на полупроводниковые приборы аппаратуры, воздействию подвергаются приборы одной и той же партии. При этом сначала приборы подвергаются гамма-нейтронному излучению со средней энергией нейтронов 1,0 - 3,0 МэВ, затем выдержке при 50 - 120^oC в течение 1000 - 3000 ч, затем облучению протонами.

Изобретение относится к способам испытаний полупроводниковых приборов, в частности, фотодиодов, применяемых в системах управления и ориентации, на стойкость к воздействию внешних дестабилизирующих факторов внешней среды.

Известен способ определения устойчивости полупроводниковых приборов к воздействию внешних факторов путем испытаний их на установке, которая обеспечивает одновременное воздействие шести факторов - повышенной (пониженной) температуры среды, давления, линейного ускорения, вибрации и шести агрессивных сред. [Борковский Я.И., Постников В.В., Таранцев В.А., Чернов В.Г.// Радиоэлектроника,1991, вып. 1, с. 9-12].

Недостатком данного способа является то, что этот способ не позволяет определить стойкость приборов к воздействию проникающей радиации.

Наиболее широко в настоящее время используется общепринятый способ испытаний различных полупроводниковых приборов на стойкость к влиянию внешних воздействующих дестабилизирующих факторов, подразумевающий воздействие дестабилизирующих факторов космического пространства на одну выборку приборов, воздействие дестабилизирующих факторов ядерного взрыва - на другую аналогичную выборку приборов, длительных повышенных температур, имитирующих продолжительную работу приборов в аппаратуре, - на третью аналогичную выборку приборов с измерением параметров приборов всех партий до и после воздействия. Так как основным дестабилизирующим фактором ядерного взрыва является гамма-нейтронное излучение [Заитов Ф.А., Литвинова Н.М., Савицкая В.Г., Средин В. Г. Радиационная стойкость в оптоэлектронике. М.: Воениздат, 1987, с. 20-24] , а основным дестабилизирующим фактором космического пространства-протоны [там же, с. 27-28], то часто испытания на устойчивость к факторам ядерного взрыва заменяют испытаниями на стойкость к гамма-нейтронному излучению реактора, а испытания на устойчивость к факторам космического пространства заменяют испытаниями на стойкость к воздействию протонов. Недостатком указанного способа является его недостоверность, так как в реальных условиях функционирования аппаратуры все внешние факторы воздействуют на одни и те же приборы. То есть, функционирующая аппаратура подвергается воздействию дестабилизирующих факторов космического пространства, работает длительное время при повышенных температурах и может в любой момент времени подвергнуться воздействию ядерного взрыва. А в известном способе, на котором основана система испытаний ЭРИ и РЭА, изложенная в отечественных основополагающих научно-технических документах, отдельные дестабилизирующие факторы действуют на разные партии приборов.

Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является способ испытаний полупроводниковых приборов на стойкость к воздействию дестабилизирующих факторов внешней среды, а именно протонного и электронного излучений космического пространства [RU 95111200, H 01 L 21/66, 20.06.1997], заключающийся в измерении электрических параметров приборов, облучении их моделирующими излучениями и повторном измерении электрических параметров, при этом в качестве моделирующих излучений используется комплексное излучение реактора и радионуклидного источника.

Таким образом, в этом способе комплексное воздействие основных дестабилизирующих факторов космического пространства - протонов и электронов, моделируется комплексным воздействием излучений реактора и радионуклидного источника.

Однако и в этом способе также не учитывается, что изделия, функционирующие в аппаратуре, могут работать длительное время при повышенных температурах и в любой момент могут подвергнуться воздействию ядерного взрыва.

Поэтому целью настоящего изобретения является повышение достоверности результатов испытаний за счет максимального приближения условий моделирования воздействия внешних воздействующих факторов к реальным условиям функционирования аппаратуры путем разработки метода испытаний, учитывающего влияние основных дестабилизирующих факторов (ядерного взрыва, космического пространства, длительных повышенных температур) на приборы аппаратуры.

Указанная цель достигается тем, что при испытаниях учитывается комплексное воздействие дестабилизирующих факторов на одну и ту же партию приборов. Для этого предлагается приборы сначала подвергнуть гамма-нейтронному излучению со средней энергией нейтронов 1,0-3,0 МэВ, затем выдержать при 50-120^oC в течение 1000-3000 ч, затем облучению протонами. Выбор последовательности испытаний обусловлен соотношением скоростей протекания процессов перестройки дефектной структуры полупроводниковых приборов - деградации и стабилизации после воздействия дестабилизирующих факторов.

Предлагаемый способ был апробирован при исследованиях устойчивости фотодиодов к воздействию внешних воздействующих факторов.

В качестве параметров-критериев годности фотодиодов выбраны: I_т при U_p= 3 В - темновой ток, S_i - интегральная чувствительность к источнику типа "A".

Все исследуемые фотодиоды разделены на несколько идентичных партий. Для определения работоспособности в радиационных полях приборы подвергнуты радиационным воздействиям в различной последовательности. Все параметры фотодиодов замеряют перед началом работы и после каждого воздействия. Для определения стойкости фотодиоды одной из партий облучают гамма-нейтронным излучением со средней энергией нейтронов 1,0-3,0 МэВ, выдерживают при 50-120^oC в течение 1000-3000 ч, облучают протонным излучением.

По результатам испытаний оценивают стойкость фотодиодов к воздействию дестабилизирующих факторов.

Предлагаемый способ испытаний возможно предложить благодаря, с одной стороны, значительной деградации параметров приборов после указанной последовательности воздействий по сравнению с другими последовательностями воздействий. То есть, перечисленная последовательность воздействий является достаточно "жесткой" для полупроводниковых приборов. С другой стороны, эта последовательность воздействий представляется наиболее вероятной в реальных условиях.

Диапазон повышенных температур и длительность выдержки при повышенных температурах обусловлен условиями функционирования приборов в аппаратуре заказчика.

Таким образом, по сравнению с известным способом, предложенный позволяет моделировать воздействие внешних дестабилизирующих факторов наиболее достоверно.

Формула изобретения

Способ испытаний полупроводниковых приборов, в частности фотодиодов, на стойкость к воздействию дестабилизирующих факторов внешней среды, включающий облучение приборов, измерение параметров приборов до и после воздействия, отличающийся тем, что для обеспечения достоверности испытаний за счет приближения условий моделирования воздействия внешних факторов к реальным условиям функционирования аппаратуры, воздействию подвергаются приборы одной и той же партии, при этом сначала приборы подвергаются гамма-нейтронному излучению со средней энергией нейтронов 1,0-3,0 МэВ, затем выдержке при 50-120 °С в течение 1000-3000 ч, затем облучению протонами.