[发明专利]一种脉冲响应型瞬时电离辐射敏感电子开关

说明书

技术领域

本发明属于电子开关，涉及一种脉冲响应型瞬时电离辐射敏感电子开关，特别是涉及一种用于避免电子器件在瞬时电离辐射下发生闩锁的脉冲响应型电子开关。

背景技术

脉冲X、γ射线与物质相互作用时，在材料内部形成电离的现象称为瞬时电离辐射。当电子器件在瞬时电离辐射环境下应用时，脉冲射线在半导体材料内部电离出大量的电子-空穴对，在PN结处形成光电流，可以造成器件闩锁而损毁。因此，避免电子器件发生闩锁对保障电子系统在瞬时电离辐射环境下的应用安全性具有重要意义。采用瞬时电离辐射敏感开关是避免器件在瞬时辐射下发生闩锁行之有效的方法之一，其工作过程是在没有瞬时电离辐射时，电源电压通过开关输出，以驱动其他电子器件；当脉冲射线辐照器件时，由辐射敏感器件产生一个脉冲信号触发电子开关停止电源电压输出，并对被驱动的电子器件进行放电，以达到避免器件闩锁的目的；在经过预先设计好的关断时间后，电子开关重新输出电源电压。根据实用性需求，要求瞬时电离辐射敏感电子开关具有结构简单、驱动能力强、灵敏度高、抗干扰能力强等特点，但一直以来，这种电子开关的研制始终没有很好的解决。

常见的商用电子开关根据用途有以下几种，数字信号处理中用于控制数据通路的三态开关；开关电源或程控电源中用于电压切换的控制开关；或其他高压电路中用于控制电流通断的开关。这些电子开关都是基于非瞬时辐射环境下使用而设计的，对在瞬时电离辐射下应用的电子器件或系统不仅起不到避免闩锁的目的，而且还有可能受辐射影响电子开关自身发生闩锁。因此，一般的电子开关无法满足瞬时电离辐射下保护电子器件或系统的要求。

瞬时电离辐射敏感开关的设计，需要考虑以下几点基本要求：1、开关本身抗瞬时辐射，即受辐射后不发生闩锁，且性能保持不变；2、抗干扰能力强，即不能在电磁干扰下出现误触发；3、灵敏度高，即在剂量率为10⁷Gy(Si)/s下就可以触发电子开关；4、驱动能力强，即开关内阻要小，且驱动电流在2A以上。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种脉冲响应型瞬时电离辐射敏感电子开关，综合电子器件的瞬时电离辐射效应和电路设计方面的知识，设计出一种满足以上要求的脉冲响应型瞬时电离辐射敏感电子开关。

技术方案

一种脉冲响应型瞬时电离辐射敏感电子开关，其特征在于包括由探测器D和限流电阻R1串联组成的敏感探测单元；由电容C和延时电阻R2串联组成的延时单元；由NMOS管M3、NMOS管M4、PMOS管M1、PMOS管M2、PMOS管M5和NMOS管M6组成的组合逻辑单元；由PMOS开关管M7和NMOS开关管M8组成的驱动单元；开关输入端Vin与公共接地端GND之间并联敏感探测单元和驱动单元，还并联PMOS管M1、PMOS管M2和NMOS管M4串联电路，以及PMOS管M5和NMOS管M6串联组成的非门级电路；探测器D的输入端与PMOS管M1与NMOS管M4的输入端连接；PMOS管M5和NMOS管M6的输出端连接PMOS开关管M7和NMOS开关管M8的输入端，同时通过电容C和延时电阻R2串联组成的延时单元与公共接地端GND连接；电容C的输出端连接PMOS管M2和NMOS管M3的输入端；NMOS管M3的输出端连接PMOS管M5和NMOS管M6的输入端；PMOS开关管M7与NMOS开关管M8串联连接点为驱动单元的输出端，并作为开关的输出端Vout。

所述探测器D为晶闸管、二极管或三极管。

所述限流电阻R1的阻值为1kΩ～1MΩ。

所述电容C的电容值为470pF～100nF。

所述延时电阻值R2的阻值通过式子R=T/[C·ln(V₀/V_t)]确定，其中T为开关关断时间设计值，C为电容值，V₀为电源电压值，V_t为NMOS管1（6）的阈值电压。

所述PMOS开关管M7和NMOS开关管M8之间采用绝缘隔离。

所述NMOS管M3、NMOS管M4、PMOS管M1、PMOS管M2、PMOS管M5和NMOS管M6之间采用绝缘隔离。

所述NMOS管M3和NMOS管M4类型、尺寸和功能相同，位置可对调。

所述PMOS管M1和PMOS管M2类型、尺寸和功能相同，位置可对调。

有益效果