随着航天科技的迅速发展,集成电路的集成度越来越高,各种电子元器件被广泛应用于航天器上。复杂的空间辐射环境将给电子元器件及其电路带来及其严峻的辐射安全问题。人们为了便于研究空间辐射效应,将空间辐射环境分为辐射带,宇宙射线,太阳风和太阳耀斑。正是这些不同来源的辐射粒子,主要有电子,质子和重离子极易对航空航天等航天器上的电子元器件及电路产生极为严重的辐射安全问题。研究半导体器件及其电路的空间辐射效应,提高其抗辐射水平是近年来国内外微电子学十分重视的课题。低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator,LDO)作为重要的半导体器件被广泛应用于卫星和飞船等具有空间辐射的领域。其作为各种电子设备中的重要组成部分之一,其性能的优劣直接关系到整个电子设备的技术指标和能否可靠性地工作,一旦在空间辐射环境下出现失效,将会给整个飞船和卫星等航天器带来十分严重的故障,造成极大的经济损失。因此对电源芯片空间辐射效应进行深入研究显得尤为重要。从辐射损伤机理来看,辐射对半导体材料作用的两个基本效应为电离损伤效应和位移损伤效应。在微观上,电离损伤效应主要是辐照粒子与靶原子中的电子相互作用,把自身的能量传递给电子,导致电子获得的能量大于其结合能而脱离原子核成为了自由电子,形成了空穴-电子对。位移损伤效应主要是辐照粒子自身穿透力极强可充分靠近被辐射材料的原子核,与原子核产生弹性碰撞使晶格原子获得能量离开原来的位置,进入晶格的间隙位置成为间隙原子,原来的位置变为空位。即形成了Frenkel缺陷。无论是电离效应还是位移效应,都极易给电子元器件及其电路在空间环境实际应用过程中都可能带来极为严重的安全隐患。因此从可靠性的角度,要对在空间环境中应用的电子元器件进行地面的空间辐射环境模拟实验评估,通过模拟空间辐射条件,在地面对器件处于空间辐射环境下的性能指标进行安全评估,降低其在实际应用过程中的故障和失效,提高其可靠性和安全性。本论文中,我们通过对某LDO进行了重离子单粒子实验研究,进行了双极晶体管的170 keV的低能质子辐射研究。研究的主要内容如下:(1)以某LDO为研究对象,在HI-13静电串列加速器上研究了单粒子闩锁(Single Event Latchup,SEL)效应和SEL维持电流的特性。在重离子Cl和Ge的辐照下,输出电流出现了瞬间增大,在实验上成功监测了SEL现象。本款LDO采用双路供电,对于1.8 V输入,发生SEL时SEL电流介于850~950 mA之间;对于3.3 V输入,SEL电流介于6.2~6.4 mA之间随着限流值的增高,退出SEL的时间逐渐增大直至无法退出。通过分析不同限流值下SEL的退出时间得到了该款器件SEL的维持电流介于350~400mA之间。(2)以某款双极型晶体管为研究对象,选取能量为170 keV的低能质子作为辐照源,通过改变辐照源的注量以及模拟计算分析,研究了位移效应、电离效应及其协和效应的特点及其对电性能退化的影响规律。分析不同数量级的注量对双极型晶体管极电极和基极电流的影响机制,通过Gummel曲线的测试探讨集电极电流随基极-发射极电压变化关系。着重研究了晶体管电流增益与低能质子辐射注量的关系,同时用1/f噪声测试设备获得了辐照前后输出噪声幅值得变化。研究结果表明:双极晶体管低能质子辐照过程中主要产生位移损伤效应造成器件电性能的衰退,电离效应在本次实验中不明显。双极晶体管的电流增益随着注量的增加而减小,低能质子辐照后器件输出的噪声辐值有明显降低。