[发明专利]一种基于晶体管的辐射效应在线测试系统及其测试方法

权利要求书

1.一种基于晶体管的辐射效应在线测试系统，其特征在于包括：测试电路、工控机、屏蔽电缆、辐照板和外部电源；

所述辐照板用于放置辐照样品，辐照板上安装晶体管通过屏蔽电缆与测试电路连接，测试电路与工控机连接，所述晶体管为晶体三极管和/或场效应管；

所述测试电路包括晶体三极管效应参数测试电路和场效应管效应参数测试电路；

所述晶体三极管效应参数测试电路包括：电阻、电容、测试点、信号接口，外部电源通过测试电路给晶体三极管施加合适的集电极工作电压和基极偏置电压，由电阻将电压转换为相应的集电极电流和基极电流；

所述场效应管效应参数测试电路包括电阻、电容、测试点、信号接口，外部电源通过测试电路给场效应管施加合适的漏源电压和栅源电压；

所述工控机包括：矩阵开关、多通道数据采集系统、嵌入式控制驱动器、同步机、显示器、数据处理模块；

所述矩阵开关与测试电路连接用于切换样品轮流扫描；

所述多通道数据采集系统用于同时采集多个样品在受照期间的电参数；

所述数据处理模块对采集到的电参数进行计算，并通过显示器实时显示效应参数随辐照时间的变化情况；

所述嵌入式控制驱动器为其他硬件提供控制信号，有利于计算机控制；

所述同步机用于给出外触发信号，启动测试系统对晶体管信号进行连续采集。

2.根据权利要求1所述的一种基于晶体管的辐射效应在线测试系统，其特征在于：所述测试电路放置于远离辐照环境的测试间，通过屏蔽电缆与辐照板上的晶体管连接，从而排除电阻受中子辐照的影响带来的测量误差。

3.根据权利要求1所述的一种基于晶体管的辐射效应在线测试系统的测试方法，其特征在于包括：仪器控制、效应参数在线显示和电路测试，仪器控制实现对矩阵开关的切换动作控制、通道配置信息存储、数据采集卡控制、数据读取、处理和存储功能，保证对晶体三极管放大倍数以及场效应管阈电压的实时有效测量；在线显示主要完成数据文件的读取显示、信息查询、实时数据分析处理功能，读取仪器控制部分生成的数据文件并以图形的方式显示出来，即得到实时效应参数，所述电路测试是三极管效应参数电路测试和场效应管效应参数电路测试，所述测试方法有瞬态辐射模式和稳态辐照模式两种。

4.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于：所述三极管效应参数电路测试，需根据公式：Δ(1/h_FE)＝1/h_FE(φ)-1/h_FE(0)＝K′·t·φ＝K·φ；

式中,Δ(1/h_FE)为辐照前后晶体三极管直流增益倒数的变化量，h_FE为中子辐照后晶体管直流增益，h_FE(0)为中子辐照前晶体管直流增益，K’为硅材料损伤常数(cm²·s^-1)，t为电流无限大时基极渡越时间(s)，K为晶体管实验增益损伤常数(cm²)，为辐照中子注量(cm^-2)；

测试时选取合适的集电极电流I_C，将测量的电流信号转化为电压信号，在晶体三极管的集电极和发射极之间加一固定电压V_CC，基极和发射极之间加一锯齿波，得到晶体三极管的直流增益：

5.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于：所述进行场效应管效应参数电路测试，需根据公式：

式中，ΔV_GS为栅-源阈电压的变化量，t_OX为氧化物厚度；D为γ总剂量；

受γ总剂量辐照后，场效应管的阈电压向负方向漂移，漂移的数值不仅与接受的总剂量有关，还与辐射期间所加的栅压极性和量值有关，正栅压下的漂移比负栅压下要大；

测试时在栅极加0～5V的锯齿波输入信号，在漏极加一固定电压，并通过取样电阻将其转换为漏极电流，采用适当的电流限制措施固定漏极电流，实现场效应管的阈电压测量。