临近空间单粒子效应研究：数值模拟与反相器电路分析

"临近空间单粒子效应的数值模型和电路模拟 (2011年)" 临近空间，是指海拔20至100公里的空域，这个区域介于高飞飞机和低轨卫星之间。在这个高度，微电子器件是临近空间飞行器的重要组成部分，它们承担着数据处理和传输的任务。然而，由于宇宙射线的存在，特别是中子辐射，这些器件容易遭受单粒子效应的影响，导致系统性能和稳定性降低。 单粒子效应是个关键问题，尤其是在微电子技术日益精细化的今天。文中提到，当半导体工艺进入超深亚微米级别时，器件的单粒子效应会变得更复杂。传统的研究多集中于低空和卫星高度，但在临近空间的高度，相关研究相对较少。 作者们进行了数值模型仿真，以了解单粒子效应的行为。他们发现器件的临界电荷与工作电压有直接关系，电压降低会减少临界电荷，进而增大敏感横截面。敏感横截面的增加会导致微电子器件的单粒子翻转概率上升。然而，随着临近空间高度的提高，这种翻转概率会下降。 此外，研究团队使用SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）软件进行了脉冲注入模拟，具体针对的是特征尺寸为0.1微米的反相器电路。通过这种方法，他们观察到了单粒子翻转现象，这为理解临近空间环境下的单粒子效应提供了实证。 这些研究结果对于深入探究临近空间环境下的单粒子效应具有重要意义，也为微电子器件的抗辐射加固提供了理论基础。未来的设计和防护策略可以基于这些模型和模拟进行优化，以确保临近空间飞行器的电子系统在高辐射环境下仍能保持正常运行。