典型国产VDMOS宇航应用的辐照及热应力可靠性研究

发布时间：2020-05-03 21:31

【摘要】：VDMOS是航天器上常用的大功率开关器件,是航天器电源系统、热控系统的重要组成部分。随着新型航天器对高性能国产元器件的迫切需求,国产VDMOS上星使用是必然趋势。然而目前国产VDMOS缺少基于应用状态的相关可靠性试验数据,难于形成完善的应用指南和建议以指导设计师使用。本文通过测量~(60)Coγ射线和重离子辐照条件下4款进口和国产宇航用VDMOS阈值电压、漏电流等关键技术参数的变化情况,对典型VDMOS的电离总剂量效应和单粒子效应规律进行了研究;结合航天八院宇航型号需求,评价了研究对象的抗辐射性能是否满足要求。基于典型应用状态,开展了板级热真空试验,研究了+70℃热真空环境中国产RCS7422SAU1型P沟VDMOS的管壳温升与工作电压、电流、开关频率的关系。通过上述研究获得了国产VDMOS上星使用所缺少的相关可靠性数据,并将相关研究结果应用到航天八院院标编制中,后续可以指导设计师有效使用国产器件。研究表明:国产RCS7422SAU1型P沟VDMOS的抗电离总剂量效应性能可以达到100krad(Si),满足GEO轨道在轨工作八年需求;LET=99.8MeV·cm~2/mg的离子辐照下,RCS7422SAU1在0V和+5V栅压下其漏极安全工作电压为-100V,不需要降额,满足GEO轨道使用要求;相同电压、电流、开关频率下,RCS7422SAU1的管壳温升要优于可替代的进口器件IRHN9150。
【图文】：

典型 TO 、SMD 封装的宇航用 VDMOS Fig. 1-1 The photo of typical VDMOS、银河宇宙射线、太阳粒子事件中的航用电子器件发生电离总剂量效应射效应。进一步的地面模拟试验和在卫星电子系统中的电子器件产生严，最终可能导致卫星在轨发生异常空间飞行中心对1980年至2005年间

45%的异常现象是由于电子器件的空间辐射效应引起的（如图1-2示）[7]。在二十世纪初期发射升空的APEX卫星搭载了VDMOS单粒子效应测试仪，一年内监测到的单粒子烧毁达二百余次。图 1-2 美国 NASA 马歇尔空间飞行中心统计的卫星故障分布图Fig. 1-2 The distribution of satellites failure from Marshall space flight center in NASA除抗辐射性能外，热特性也是VDMOS宇航应用需要关注的重点问题之一。在电子设备中，VDMOS在大电流或高电压的工作状态下，很容易发生热损伤，造成器件的失效。并且随着器件所应用的环境越来越复杂，尤其是在高温条件下，VDMOS的参数退化情况更为显著。VDMOS在轨应用时由于太空中没有空气流通，，
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V443

【参考文献】

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本文编号：2648153