[发明专利]一种基于监测限流单元的减缓SiC二极管单粒子烧毁的方法

说明书

本发明涉及一种基于监测限流单元的减缓SiC二极管单粒子烧毁的方法，步骤如下：步骤1，计算任务轨道环境的空间粒子LET能谱，根据任务需求确定高能粒子LET阈值；步骤2，根据SiC二极管的应用状态，确定最大关态电压；步骤3，TCAD仿真试验，将步骤1和步骤2确定的LET和电压值作为输入条件，开展SiC二极管TCAD单粒子仿真试验，分析确定瞬态电流恢复时长t_resume；步骤4，给出快速监测自主限流的最大延迟时长t_delay，要求t_delay＜t_resume。该发明可用于指导SiC高压功率二极管宇航应用，属于抗辐射加固技术领域。

技术领域

本发明涉及一种基于监测限流单元的减缓SiC二极管单粒子烧毁的方法，属于元器件抗辐射加固技术领域，可用于指导SiC高压功率二极管的宇航应用，规避单粒子效应带来的应用风险。

背景技术

SiC高压二极管在高能粒子辐射作用下，会在较低电压条件下出现漏电退化甚至烧毁失效，严重影响航天器选择应用。目前，SiC二极管的单粒子效应机理尚不清晰，单粒子效应器件加固技术仍在探索阶段。为更快更好指导SiC二极管的空间应用，在研究器件加固技术的同时，应用加固技术不可忽略。

SiC二极管通常在电源系统中起整流、续流的作用，一旦因单粒子效应而发生失效，会对整个系统造成致命性的危害。传统的Si基器件，对于单粒子烧毁、单粒子锁定等单粒子效应通常会采用限流保护、看门狗设计等应用加固措施。对于SiC二极管，限流保护是相对简单可行的应用加固方式，已有试验结果表明在加入限流电阻的情况下，SiC二极管的单粒子效应有所减缓，但加限流电阻会大大增加二极管的正向导通电阻，与其应用方式存在矛盾，故如何选择限流保护的方式成为问题的关键。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于监测限流单元的减缓SiC二极管单粒子烧毁的方法。

本发明的技术解决方案是：一种基于监测限流单元的减缓SiC二极管单粒子烧毁的方法，包括：

计算任务轨道环境的空间粒子LET能谱，根据任务需求确定高能粒子LET阈值；

根据SiC二极管的应用状态，确定最大关态电压；

将高能粒子LET阈值和最大关态电压作为输入条件，开展SiC二极管TCAD单粒子仿真试验，分析确定瞬态电流恢复时长t_resume；

根据确定的瞬态电流恢复时长t_resume，选用限流延时满足需求的监测限流单元对SiC二极管进行限流保护。

优选的，所述SiC二极管的正极接电源，负极通过监测限流单元接地，所述监测限流单元监测限流的最大延迟时长t_delay＜瞬态电流恢复所需要的时长t_resume。

优选的，所述监测自主限流单元具有电压、电流监测及限流保护的功能，且电流捕获速度快，限流响应时间短，对于设定的限流值在皮秒量级内响应。

优选的，所述计算任务轨道环境的空间粒子LET能谱包括：采用ForeCAST在轨预计软件，根据任务需求设置轨道参数、选取空间辐射环境模型，计算任务运行轨道航天器内部辐射环境，得到航天器内部粒子LET积分能谱；其中航天器屏蔽厚度通常设置为典型值3mm铝。

优选的，所述根据任务需求确定高能粒子LET阈值包括两种情况：1)根据航天器内部粒子LET积分能谱，若在轨寿命期限内每只器件遇到LET≥75MeV·cm2/mg的粒子数少于1个，则将LET阈值定为37MeV·cm2/mg；2)根据航天器内部粒子LET积分能谱，若在轨寿命期限内每只器件遇到LET≥75MeV·cm2/mg的粒子数等于或多于1个，则将LET阈值定为75MeV·cm2/mg。