مدارهای مجتمع ماسفت به وفور در قطعات الکترونیکی ماهواره بکار می رود. با توجه به خصوصیات مدار LEO از جمله کمتر بودن پرتوها و نیز اثرات ناحیه اطلس جنوبی، انواع تشعشعات کیهانی از جمله یون های سنگین، پروتون ها و ذرات باردار خورشیدی و ذرات ثانویه با سازوکار های متفاوتی موجب کاهش بهره مدار، روشن شدن ترانزیستور بدون اعمال ولتاژ خارجی با ایجاد بار مثبت بزرگی در اکسید گیت و از بین بردن عایق های بین پایانه های ترانزیستور می شوند. برای حفاظت از ماسفت ها در کنار استفاده از مدارهای جانبی و ایزوله کردن آن ها، تکنولوژی و فرآیند ساخت آن ها را نیز باید در نظر گرفت. که در میان تکنولوژی های SOS و SOI از اهمیت ویژه ای برخوردارند.
مقدمه
امروزه انواع مدارهای مجتمع ماسفت در مدارهای الکترونیکی ماهواره بکار می رود. نیمه هادی اکسید فلز مکمل (CMOS) که هردو نیمه هادی PMOS و NMOS را روی تراشه اش دارد، در مدارهای دیجیتال از قبیل ریزپردازنده ها و حافظه ها (خصوصاً SRAM) و در مدارهای آنالوگ از قبیل تقویت کننده و در قطعات سیگنال مرکب مانند مبدل های آنالوگ-دیجیتال پیدا می شوند که همه این اجزا عموماً در ماهواره بکار می رود. پرتوهای و ذرات کیهانی با مکانیسم های متفاوتی به این قطعات صدمه می زنند.
انواع اثرات تشعشعات بر ماسفت
با توجه به پدیده های فوق در مدار LEO، اثرات تشعشعات کیهانی بر روی مدارهای مجتمع ماسفت شامل اثرات دز یونش کلی (TID)، اثرات تک رویدادها (SEE)، اثرات غیر یونشی می باشد. [4]
اثرات دز یونش کلی (TID)
در طول دوره معینی از مأموریت های فضایی ماهواره، تشعشعات کیهانی یونیزه کننده خصوصاً الکترون ها و چروتون های به دام افتاده در کمربند ون آلن در قطعات الکترونیکی ماهواره جمع شده و این مجموعه تشعشعات متراکم بعد از مدت کافی که قطعات را تحت تأثیر خود قرار می دهد، با یونیزه کردن قطعات و در نتیجه شکستن یا بازآراستن باندهای اتمی به آن ها آسیب وارد می نماید که مقدار دز جذب شده معمولاً بر حسب راد (rad)[2] اندازه گیری می شود. خلاصه ای از این اثرات در مدار مجتمع ماسفت به شرح زیر است:
· کمتر شدن خاصیت عایقی بیشتر عایق کننده ها، رابط ها و مواد مدار مجتمع
· روشن و خاموش شدن ناخواسته ترانزیستور های CMOS
· کاهش بهره در ترانزیستورهای دوقطبی پیوندی (BJT)
· تغییر خصوصیات عملیاتی مدار های الکترونیک
تشعشعات متراکم می تواند باعث تغییر خصوصیات عملیاتی مدار های الکترونیک شود مانند بالا بردن توان، شیفت ولتاژ یا دیگر تغییرات در خصوصیات عملیاتی مدار های الکترونیک که نهایتاً باعث نقص قابل توجهی در مدار می شود. تخمین هایی از اثرات تشعشعات کامل متراکم برای عمق های مختلف حفاظت مدار های الکترونیک با اغماض هایی ارائه شده که می تواند برای انتخاب اجزایی که در مجموع قابل اعتماد باشند بکار رود.