Metodologia de medida dos efeitos de dose acumulada de radiação ionizante nos parâmetros elétricos de transistores CMOS

• Autor(a) principal: Rafael Galhardo Vaz
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do ITA
• Texto Completo: http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=3305
• topic: Radiação ionizante; CMOS; Circuitos integrados; Semicondutores; Efeitos da radiação; Física nuclear; Engenharia elétrica

O desenvolvimento de qualquer projeto visando aplicações espaciais ou aplicações aeronáuticas em voos de grande altitude deve considerar os efeitos que a contínua ação da radiação cósmica provoca em materiais e componentes. Os efeitos da radiação devem ser conhecidos para que medidas corretivas possam ser consideradas no projeto de equipamentos que deverão operar por tempo prolongado imersos em um ambiente com radiação ionizante permanente. Quando instrumentos eletrônicos são operados sob radiação ionizante, estes sofrem efeitos adversos no seu desempenho, resultantes da interação da radiação com seus componentes básicos (transistores e diodos). Dessa forma, para aplicações espaciais ou em ambientes hostis, os componentes básicos de um circuito devem ser previamente qualificados quanto à sua tolerância à radiação através de ensaios que determinam a sua resposta à radiação ionizante. Neste trabalho são estudados os efeitos da radiação ionizante em transistores CMOS que são os componentes básicos dos circuitos integrados e demais sistemas eletrônicos, visando o conhecimento da variação dos seus parâmetros elétricos conforme a dose total ionizante (TID) acumulada. O objetivo do trabalho foi desenvolver e aplicar uma metodologia de medida dos efeitos de dose acumulada de radiação ionizante nos parâmetros elétricos de transistores CMOS utilizando a metodologia tradicional e o método EKV para extração dos valores destes parâmetros a partir das curvas de resposta dos transistores obtidas com um analisador de parâmetros de semicondutores. O conhecimento da variação paramétrica dos transistores permite ao projetista de um circuito integrado simular os efeitos finais no circuito e inserir no projeto técnicas de endurecimento no projeto de layout do dispositivo e técnicas de mitigação no desenvolvimento do hardware e software dentro do circuito integrado ou no sistema eletrônico. Neste trabalho foram avaliados cinco transistores CMOS na tecnologia de 180 nm produzidos no processo XC018 da XFAB com diferentes dimensões e as variações paramétricas são apresentadas em função da dose acumulada até 1 Mrad(Si). Os transistores foram irradiados com radiação gama proveniente de uma fonte radioativa de 60Co na temperatura ambiente.