從設計的角度來看，重要的是在高可靠性空間應用中權衡使用抗輻射Si MOSFET與基於替代材料（例如GaN HEMT功率器件）的COTS器件的獨特考慮因素。在本文中，我們將著眼於電路設計的不同方麵，以更好地了解選擇其中一個的權衡。

 

隨著當今航天工業商業化程度的提高，設計人員在平衡性能、項目成本、任務概況和風險方麵麵臨更多挑戰。即使對於傳統的太空和公共部門參與者來說也是如此。數百家初創公司、大學研究人員，甚至普通群眾現在都在建造和發射廉價衛星，例如流行的 CubeSat 設計。通常以低地球軌道 (LEO) 為目標，任務長度為數月而不是數年，這些新的太空任務傾向於使用耐輻射或符合汽車標準的 COTS 電子設備來節省成本或研究新技術。

 

汽車級和COTS電子產品的成本要低得多，滿足工業應用的可靠性標準和性能基準，但在設計時並未考慮輻射穩健性。雖然一些COTS部件可能顯示出固有的輻射耐受性，但它們的設計可能會或可能不會達到與抗輻射組件相同程度的輻射。

 

使用COTS電dian子zi設she備bei會hui引yin入ru許xu多duo未wei知zhi因yin素su
，例li如ru晶jing圓yuan批pi次ci之zhi間jian的de部bu分fen同tong質zhi性xing和he一yi致zhi性xing以yi及ji部bu分fen可ke追zhui溯su性xing。為wei了le提ti高gao空kong間jian應ying用yong的de置zhi信xin度du，此ci類lei設she備bei可ke能neng會hui在zai使shi用yong前qian以yi額e外wai費fei用yong接jie受shou進jin一yi步bu測ce試shi，稱cheng為wei升sheng級ji篩shai選xuan。這zhe也ye擴kuo展zhan到dao寬kuan帶dai隙xi器qi件jian的de使shi用yong，例li如ru碳tan化hua矽gui (SiC) 和氮化镓 (GaN) 晶體管。但是，即使進行了篩選，也不能保證。即使來自同一製造商，測試結果也可能有所不同。或者 COTS 部件可能無法按需要運行並在輻射條件下存活。所有這些都給項目增加了更多風險。

 

抗輻射電子提供對單個晶圓批次的可追溯性，因此在進行破壞性物理分析或其他篩選時
，空間設計人員可以對部件的均勻性和長期性能（包括空間輻射和可靠性）充滿信心。更短、高冗餘

、次年的任務和探索新技術的LEO衛星肯定會從COTS組件中受益。然而
，對於“重大故障風險”是不可接受的長期任務，高可靠性電子設備的基準仍然是抗輻射矽。

 

 

太空輻射挑戰

 

輻fu射she在zai太tai空kong中zhong無wu處chu不bu在zai
，會hui對dui沒mei有you采cai取qu緩huan解jie措cuo施shi的de電dian子zi設she備bei產chan生sheng負fu麵mian影ying響xiang。空kong間jian輻fu射she可ke以yi通tong過guo兩liang種zhong主zhu要yao方fang式shi影ying響xiang功gong能neng。與yu管guan芯xin氧yang化hua層ceng相xiang互hu作zuo用yong的de輻fu射she會hui導dao致zhi長chang期qi累lei積ji損sun傷shang，指zhi定ding為wei總zong電dian離li劑ji量liang。第di二er個ge影ying響xiang是shi單dan事shi件jian效xiao應ying，可ke導dao致zhi可ke恢hui複fu的de單dan事shi件jian瞬shun態tai和he災zai難nan性xing故gu障zhang。當dang施shi加jia高gao電dian壓ya時shi，快kuai速su而er重zhong的de粒li子zi撞zhuang擊ji柵zha極ji區qu域yu會hui導dao致zhi柵zha極ji氧yang化hua物wu上shang產chan生sheng高gao瞬shun態tai電dian場chang，從cong而er導dao致zhi其qi破po裂lie。這zhe被bei稱cheng為wei單dan事shi件jian門men破po裂lie。漂piao移yi區qu中zhong的de類lei似si事shi件jian也ye可ke能neng導dao致zhi源yuan極ji和he漏lou極ji之zhi間jian的de短duan路lu。最zui好hao的de情qing況kuang是shi它ta隻zhi是shi一yi個ge瞬shun間jian的de非fei破po壞huai性xing短duan路lu。在zai最zui壞huai的de情qing況kuang下xia
，使shi用yong抗kang輻fu射she電dian子zi設she備bei可ke以yi防fang止zhi此ci類lei故gu障zhang機ji製zhi。例li如ru
，抗kang輻fu射she矽guiMOSFET最初是在1980年代推出的，使用設計和製造技術來降低對輻射暴露的敏感性。多年來，更穩健的設計、製造技術、篩選和認證已經發展到幾乎可以確保無故障的輻射性能。

 

最終
，是使用抗輻射還是COTS電子設備取決於幾個因素——任務概況、性能參數、功能關鍵性
、成cheng本ben等deng等deng。在zai某mou些xie情qing況kuang下xia

，犧xi牲sheng可ke靠kao性xing和he抗kang輻fu射she能neng力li可ke能neng是shi可ke接jie受shou的de風feng險xian，以yi幫bang助zhu滿man足zu預yu算suan限xian製zhi或huo在zai冗rong餘yu或huo不bu太tai關guan鍵jian的de係xi統tong中zhong測ce試shi新xin技ji術shu。但dan是shi當dang優you先xian考kao慮lv可ke靠kao性xing時shi，例li如ru對dui於yu高gao度du關guan鍵jian的de功gong能neng或huo長chang期qi
、深空或行星際任務
，抗輻射矽是明確的選擇。

 

簡化升級是關鍵

 

zaizhegechongmantiaozhandehuanjingzhong，zhongfushiyongjingguoyanzhengdejishushirenwukekaoxingdeguanjian。shiyongjingguofeixingyanzhengdeshejikebaochiyizhengmingdekekaoxingheduichangqichenggongjihuideqiwang。dianlubanbujuhedianluyouhuashiyixiangzhuyaodesheji、測試和評估投資，尤其是對於高可靠性應用。例如，在花費大量精力優化降壓轉換器的跡線寄生效應後，升級到更先進的下一代Si MOSFET比使用GaN等不同技術開始全新設計要簡單得多。新的尺寸兼容、更高效的 Si MOSFET（如 IR HiRel 的 R9）可以直接用於性能提升，而設計論證和重新認證所需的工作要少得多。

 

耐輻射 Si MOSFET

 

IR HiRel 的抗輻射 R9 MOSFET 係列是最新一代 Si 器件
，專為應對需要高可靠性、穩健性和可追溯性的航天級電子挑戰而設計。簡單的插入式更換可以重複使用已建立的、經過飛行驗證的設計，以最少的努力提高係統效率，並降低高吞吐量衛星的每比特成本。設計人員受益於R9與各種柵極驅動器的兼容性
、對寄生參數的更低敏感性、更高的電流能力以及在線性模式操作中比替代技術更好的 SOA。與上一代抗輻射MOSFET相比
，這些矽器件還為空間應用設計人員提供了直接的性能和封裝改進，同時保持了既定和預期的可追溯性和可靠性水平。

 

概括

 

選擇正確的組件對於所有太空任務的成功至關重要，但許多因素——如任務概況、預算限製
、風險等。隨著行業和技術的發展，設計人員會發現COTShekangfushezujiandeyongtu。raner，muqian，zhiyoukangfusheguiqijianzhanshileshushinianshiyongzhongjingguofeixingyanzhengdechuantong
，jiashangwanshandezhilianghekekaoxingbiaozhunyijifengfudejishulijie。ciwai
，jiezhukangfushegui，xitongshejirenyuankeyiquebaocileishebeifuheJANS和QPL標準，並且能夠滿足需要這些級別可靠性的任務的TOR要求。為了在空間應用中獲得最高水平的信心和可靠性。

 

 

免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在於傳遞更多信息，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問題，請聯係小編進行處理。

 

推薦閱讀：