[发明专利]一种单粒子瞬态脉冲电流源的建模方法

说明书

本发明提供一种单粒子瞬态脉冲电流源的建模方法，首先建立单粒子瞬态脉冲电流源模型，然后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，最后利用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。

技术领域

本发明涉及单粒子效应研究领域，特别是涉及一种单粒子瞬态脉冲电流源的建模方法。

背景技术

随着航天、军事等领域技术的发展，越来越多的集成电路需要在辐射环境下工作。辐射对集成电路产生的效应主要分为两大类：单粒子效应和总剂量效应。

其中，单粒子瞬变效应是影响芯片性能的主要因素。当芯片放置在辐射环境中，周围能量粒子会注入到芯片内部，由于电离辐射作用能量粒子的运动轨迹上产生一定数目的电子、空穴对；这些电子、空穴对在电场的作用下被芯片上的电路节点吸收，改变节点电平。如果所述芯片上的电路中没有反馈回路，那么在单粒子作用的时间结束后，该节点电平又会恢复回原来的值，从而在电路中产生一个脉冲信号，在短时间内对电路节点产生干扰。单粒子效应可细分为三类：1、单粒子软错误效应：包括单粒子反转效应，单粒子瞬变效应，单粒子多翻转效应等，在短时间内对电路节点产生干扰。2、具有潜在危险性的效应：如单粒子闩锁效应，如不加以控制，可能会导致芯片发生单粒子烧毁。3、单粒子硬错误效应，如位移损伤等，会使得芯片中的晶体管彻底不能工作。

为了能够避免上述单粒子瞬变效应，首先需要对单粒子效应进行研究，比如对单粒子脉冲信号宽度等特征进行准确测量，进而为抗单粒子效应的改进提供理论参数。

鉴于以上所述，本发明提供一种单粒子瞬态脉冲电流源的建模方法，以为电路提供准确的瞬态脉冲电流源模型。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种单粒子瞬态脉冲电流源的建模方法，以为电路提供准确的瞬态脉冲电流源模型。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种单粒子瞬态脉冲电流源的建模方法，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；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。

作为本发明的单粒子瞬态脉冲电流源的建模方法的一种优选方案，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。

作为本发明的单粒子瞬态脉冲电流源的建模方法的一种优选方案，步骤1)中，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，Vd为内建电势差，γ为矫正因子。