一种辐照总剂量与电磁干扰协合损伤效应测试系统与方法与流程

本发明属于辐射效应研究及测试测量技术领域，具体涉及一种辐照总剂量与电磁干扰协合损伤效应测试系统与方法。

背景技术：

在空间及其他极端环境应用中，粒子电离辐射损伤、环境电磁干扰是引起电子元器件性能退化甚至失效的两个重要因素。质子、电子、中子、光子等可以对电子元器件造成瞬时或永久性的损伤，主要损伤类型有三种：电离效应、位移损伤和单粒子效应。电磁干扰可以通过“前门”(天线、传感器等)或“后门”(孔洞、缝隙等)耦合进入系统，在电子系统内中产生感应电流，对系统敏感电路产生扰乱乃至毁伤效应，使系统产生瞬时干扰和永久失效。而空间及人为辐射环境中的辐射粒子形成的辐射损伤与电磁干扰协合效应，会导致电子元件关键性能参数指标比由单纯的粒子辐射或电磁干扰产生更严重的退化，因此开展对于典型工艺晶体管电离辐射总剂量(tid)与电磁干扰协合损伤效应机理实验研究具有重要意义，可为评估其在空间等极端环境中工作的可靠性及其防护优化设计提供相关技术基础。

目前的辐射效应测试系统，只是针对单纯的辐照效应进行设计，而未考虑到电磁干扰的协合效应。这些测试系统往往只针对某一特定类型的器件进行测试，可同时测试的样品数目和种类有限。

技术实现要素：

为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提供了一种辐照总剂量与电磁干扰协合损伤效应测试系统与方法，实现了辐照总剂量与电磁干扰协合损伤效应的测试。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种辐照总剂量与电磁干扰协合损伤效应测试系统，该测试系统包括射频信号源、射频功分器、恒压电压源、半导体参数测试仪、矩阵开关、上位机、辐照测试板以及测试样品；所述测试样品固定于辐照测试板上；辐照测试板放置于辐照测试间内；测试样品通过矩阵开关与半导体参数测试仪连接；矩阵开关在上位机控制下进行信号连接切换；恒压电压源通过半导体参数测试仪为测试样品提供偏置电压；半导体参数测试仪在上位机控制下完成参数测试任务；射频信号源为测试样品提供电磁干扰信号；射频功分器将一路电磁干扰信号等分为多路信号，用于多个测试样品。

所述半导体参数测试仪能够完成在线参数测试。

所述射频信号源能够产生任意频率、任意幅值和任意波形的信号。

所述射频功分器为一分n功分器，n根据测试样品数目选取。

所述矩阵开关需要根据测试样品数目选取对应通道数。

所述测试样品有预留电磁干扰信号的注入端口。

所述的一种辐照总剂量与电磁干扰协合损伤效应测试系统的测试方法，步骤如下:

1)将所有测试样品通过矩阵开关与半导体参数测试仪相连；通过上位机为半导体参数测试仪每一个通道设置不同参数；使测试样品工作在实验需要的不同状态；

2)根据测试需求在上位机中设置不同测试任务，形成测试任务列表；

3)通过射频信号源生成需要的信号频率和信号幅值的电磁干扰信号；根据测试样品数目选择射频功分器类型和射频信号源的数量，最终产生与测试样品数目相等的电磁干扰信号；电磁干扰信号通过射频线缆注入到测试样品中；

4)将测试样品放置于辐照测试间进行辐照；当辐照总剂量达到需求剂量点时，通过上位机控制半导体参数测试仪根据测试任务列表完成参数测试；

5)重复步骤4)，直至完成所有辐照剂量点的参数测试。

本发明测试方法能够同时测量多个多种测试样品，将测试样品设置为不同工作状态，对比分析工作状态对其损伤效应的影响。

本发明的优点在于:

1)可完成针对半导体器件测试样品的总剂量与电磁干扰协合损伤效应研究，同时可设置不加电磁干扰信号和不经辐照的对照组样品，一次测试即可实现三种效应的对比。

2)可同时测量多个多种测试样品，可将测试样品设置为不同工作状态，对比分析工作状态对其损伤效应的影响。

附图说明

图1是本发明系统框图。

具体实施方式

为更好地说明本发明，现结合附图对本发明作进一步详细描述。

测试系统硬件模块根据具体速度、精度和通道数方面的指标需求进行选型。如图1所示，本发明采用的测试系统硬件包括射频信号源、射频功分器、恒压电压源、半导体参数测试仪、矩阵开关、上位机、辐照测试板以及测试样品。

半导体参数测试仪在上位机控制下完成参数测试任务，需完成不同通道电压设置、参数扫描设置等。

如图1所示，矩阵开关在上位机控制下进行信号连接切换，完成对每一个测试样品的参数测试；恒压电压源通过半导体参数测试仪为测试样品提供偏置电压；测试样品固定于辐照测试板上，需要预留电磁干扰信号注入端口，辐照测试板放置于辐照间内；测试样品通过矩阵开关与半导体参数测试仪连接；射频信号源为测试样品提供电磁干扰信号；射频功分器可将一路电磁干扰信号等分为多路信号，用于多个测试样品；

本发明系统的测试方法的具体实现步骤如下:

1)将所有测试样品通过矩阵开关与半导体参数测试仪相连；通过上位机为半导体参数测试仪每一个通道设置不同参数；使测试样品工作在实验需要的不同状态；

2)根据测试需求在上位机中设置不同测试任务，形成测试任务列表；

3)通过射频信号源生成需要的信号频率和信号幅值的电磁干扰信号；根据测试样品数目选择射频功分器类型和射频信号源的数量，最终产生与测试样品数目相等的电磁干扰信号；电磁干扰信号通过射频线缆注入到测试样品中；

4)将测试样品放置于辐照测试间进行辐照；当辐照总剂量达到需求剂量点时，通过上位机控制半导体参数测试仪根据测试任务列表完成参数测试；

5)重复步骤4)，直至完成所有辐照剂量点的参数测试。

技术特征：

1.一种辐照总剂量与电磁干扰协合损伤效应测试系统，其特征在于：该测试系统包括射频信号源、射频功分器、恒压电压源、半导体参数测试仪、矩阵开关、上位机、辐照测试板以及测试样品；

所述测试样品固定于辐照测试板上；辐照测试板放置于辐照测试间内；测试样品通过矩阵开关与半导体参数测试仪连接；矩阵开关在上位机控制下进行信号连接切换；恒压电压源通过半导体参数测试仪为测试样品提供偏置电压；半导体参数测试仪在上位机控制下完成参数测试任务；射频信号源为测试样品提供电磁干扰信号；射频功分器将一路电磁干扰信号等分为多路信号，用于多个测试样品。

2.根据权利要求1所述的一种辐照总剂量与电磁干扰协合损伤效应测试系统，其特征在于：所述半导体参数测试仪能够完成在线参数测试。

3.根据权利要求1所述的一种辐照总剂量与电磁干扰协合损伤效应测试系统，其特征在于：所述射频信号源能够产生任意频率、任意幅值和任意波形的信号。

4.根据权利要求1所述的一种辐照总剂量与电磁干扰协合损伤效应测试系统，其特征在于：所述射频功分器为一分n功分器，n根据测试样品数目选取。

5.根据权利要求1所述的一种辐照总剂量与电磁干扰协合损伤效应测试系统，其特征在于：所述矩阵开关需要根据测试样品数目选取对应通道数。

6.根据权利要求1所述的一种辐照总剂量与电磁干扰协合损伤效应测试系统，其特征在于：所述测试样品有预留电磁干扰信号的注入端口。

7.权利要求1至6任一项所述的一种辐照总剂量与电磁干扰协合损伤效应测试系统的测试方法，其特征在于：步骤如下:

1)将所有测试样品通过矩阵开关与半导体参数测试仪相连；通过上位机为半导体参数测试仪每一个通道设置不同参数；使测试样品工作在实验需要的不同状态；

2)根据测试需求在上位机中设置不同测试任务，形成测试任务列表；

3)通过射频信号源生成需要的信号频率和信号幅值的电磁干扰信号；根据测试样品数目选择射频功分器类型和射频信号源的数量，最终产生与测试样品数目相等的电磁干扰信号；电磁干扰信号通过射频线缆注入到测试样品中；

4)将测试样品放置于辐照测试间进行辐照；当辐照总剂量达到需求剂量点时，通过上位机控制半导体参数测试仪根据测试任务列表完成参数测试；

5)重复步骤4)，直至完成所有辐照剂量点的参数测试。

8.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于：能够同时测量多个多种测试样品，将测试样品设置为不同工作状态，对比分析工作状态对其损伤效应的影响。

技术总结
本发明公开了一种辐照总剂量与电磁干扰协合损伤效应测试系统与方法，该系统包括射频信号源、射频功分器、恒压电压源、半导体参数测试仪、矩阵开关、上位机、辐照测试板以及测试样品板；射频信号源提供任意频率和幅值的电磁干扰信号，经过一分多射频功分器注入到多个测试样品之中；恒压电压源通过半导体参数测试仪为测试样品提供偏置电压；半导体参数测试仪通过矩阵开关可以同时连接多个测试样品，并为其设置不同偏置状态；通过上位机程序操控半导体参数测试仪，设置不同测试任务及为测试样品设置不同参数，完成参数测试；测试样品固定于辐照测试板上放置在辐照间接受粒子辐照；从而实现了辐照总剂量与电磁干扰协合损伤效应的测试。

技术研发人员：刘书焕;黄泰燚;李卓奇;张坤;李龙;刘双瑛;张君;阿米尔;许江涛;张国和;陈伟
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2020.06.22
技术公布日：2020.10.16