[发明专利]一种单粒子瞬态脉冲电流源的建模方法

权利要求书

1.一种单粒子瞬态脉冲电流源的建模方法，其特征在于，所述建模方法包括：

步骤1)，采用“VerilogA”语言对单粒子入射产生电子空穴对的漂移扩散过程进行描述，建立单粒子瞬态脉冲电流源模型，若加入节点电压变化的模型表征节点电压和瞬态电流之间的关系，则所述单粒子瞬态脉冲电流源模型为：

其中，I₀为脉冲的峰值电流；1/α为电荷收集的时间常数；1/β为初始化建立粒子轨迹的时间常数，V(t)为电流源实时电压，V_d为内建电势差，γ为矫正因子，其中e为自然常数；

步骤2)，利用脉冲波形测试电路对反相器电路的单粒子脉冲进行测试，获得单粒子瞬态脉冲不同电压值下的脉冲宽度；

步骤3)，利用电路模拟软件“Cadence”的“Spectre”仿真器对反相器进行仿真模拟，将仿真结果与实际测试的反相器电路单粒子瞬态脉冲电压波形进行对比，校准“VerilogA”单粒子瞬态脉冲电流源模型的参数，由此得到准确的等效电流源模型，为电路提供准确的瞬态脉冲电流源模型。

2.根据权利要求1所述的单粒子瞬态脉冲电流源的建模方法，其特征在于：步骤1)中，所述单粒子瞬态脉冲电流源模型为：

I(t)＝I₀(e^-αt-e^-βt)

其中，I₀为脉冲的峰值电流；1/α为电荷收集的时间常数；1/β为初始化建立粒子轨迹的时间常数。

3.根据权利要求1或2所述的单粒子瞬态脉冲电流源的建模方法，其特征在于：在一个CMOS反向器中，当输出为高电平时，若高能粒子射入处于关态的n管的沟道区，由于源漏之间存在电压，电离出的电子、空穴在电场的作用下形成电流脉冲，通过解析计算得到I₀的表达式为：

其中，LET为入射粒子的线性能量传输值；q为电子电荷量1.6*10^-19C；μ_n为电子的迁移率；N_A为沟道掺杂浓度10¹⁹/cm³；ε为硅的介电常数11.9；x_p为沟道一侧空间电荷区的宽度。

4.根据权利要求3所述的单粒子瞬态脉冲电流源的建模方法，其特征在于：对于单边突变结有：

其中，V为外加偏置电压；V_d为内建电势差。

5.根据权利要求1所述的单粒子瞬态脉冲电流源的建模方法，其特征在于：步骤2)中，所述脉冲波形测试电路包括：

脉冲产生模块，用于收集单粒子轰击信息，产生瞬态电压脉冲输出；

脉冲不同电压值感应模块，连接于所述脉冲产生模块，用于在瞬态电压脉冲的不同电压值翻转，完成脉冲电压值感应；

脉冲捕捉模块，连接于所述脉冲不同电压值感应模块，用于把矩形脉冲宽度，转化为二进制代码。

6.根据权利要求5所述的单粒子瞬态脉冲电流源的建模方法，其特征在于：所述脉冲产生模块包括单个CMOS反相器，其中，高电平状态NMOS导通，PMOS截止，此时单粒子轰击PMOS的漏端，产生第一单粒子瞬态脉冲输出信号；低电平状态PMOS导通，NMOS截止，此时单粒子轰击NMOS的漏端，产生第二单粒子瞬态脉冲输出信号。

7.根据权利要求5所述的单粒子瞬态脉冲电流源的建模方法，其特征在于：所述脉冲不同电压值感应模块由多个不同翻转阈值的缓冲器组成。

8.根据权利要求7所述的单粒子瞬态脉冲电流源的建模方法，其特征在于：所述缓冲器包括串联的第一CMOS反相器及第二CMOS反相器，通过调节所述第一CMOS反相器的PMOS与NMOS的宽长比和开启导通阈值VT，获得多个不同翻转阈值的缓冲器。

9.根据权利要求1所述的单粒子瞬态脉冲电流源的建模方法，其特征在于：所述脉冲捕捉模块由反相器链和DFF触发器链组成。