DC／DC輻照損傷與VDMOS器件1／f噪聲相關(guān)性研究

由圖3可以看出，在輻照前，無論24 V還是32 V輸入，輸出電壓在不同負(fù)載下都表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性；在輻照20 krad(Si)之后，輸出電壓在特定負(fù)載下就會出現(xiàn)明顯的下降，32V輸入時，輸出電壓下降點出現(xiàn)在40％負(fù)載；24 V輸入時，輸出電壓下降點出現(xiàn)在60％負(fù)載。在輻照30 krad(Si)之后，無論是32 V輸入還是24 V輸入，輸出電壓均明顯下降，隨負(fù)載的增加，輸出電壓趨近于零。隨著輻照總劑量的累積，樣品輸出功率的效率也明顯變化，在總劑量達(dá)到30 krad(Si)之后，其輸出功率趨近于零，此時，可認(rèn)為樣品已經(jīng)損壞。
測得DC／DC轉(zhuǎn)換器輸出噪聲功率譜圖后，需要進(jìn)一步對頻譜圖進(jìn)行擬合，提取DC／DC轉(zhuǎn)換器的1/f噪聲幅值日，研究其在輻照前后的變化。實驗測得DC／DC轉(zhuǎn)換器的噪聲功率譜密度可寫為

其中的三個表征參量A、B以及γ分別表示白噪聲的幅度、1／f噪聲的幅度以及頻率指數(shù)因子。數(shù)學(xué)上可以根據(jù)最小二乘法對曲線進(jìn)行擬合，提取出A、B、γ。
西安電子科技大學(xué)噪聲及無損檢測實驗室自主研發(fā)的噪聲分析軟件能很好地實現(xiàn)噪聲頻譜的擬合與參數(shù)的提取。
為了清楚地表明輻照前后低頻噪聲的變化程度與常規(guī)電參數(shù)的變化程度，將噪聲參數(shù)與電參數(shù)的變化百分比計算出來，如圖4。

從圖4可以看出，樣品器件的低頻噪聲B值在輻照前后的變化幅度要遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的電參數(shù)的變化，對輻照更加敏感。因此，可以將噪聲作為表征DC／DC轉(zhuǎn)換器抗輻照性能的一種有效補充。此外，商用級樣品與普軍級樣品輻照前的低頻噪聲數(shù)據(jù)相比較時，商用級樣品在輻照前的噪聲幅值B無論在何種負(fù)載條件下均大于普軍級樣品，而且商用級樣品在經(jīng)過20 krad(Si)的輻照后即徹底破壞，而普軍級樣品在輻照總劑量達(dá)到40 krad(Si)之后才完全損壞。由此可以初步判斷，DC／DC轉(zhuǎn)換器輻照前的噪聲幅值曰可以用來判別器件的抗輻照性能，用來篩選可靠性更高的器件。但這一結(jié)論仍需要對多種型號的器件進(jìn)行大量重復(fù)性實驗來予以驗證，這也是下一步需要加以關(guān)注的方向之一。

3 DC／DC轉(zhuǎn)換器輻照失效噪聲參數(shù)與電參數(shù)相關(guān)性分析
從前面的實驗可以得出，DC／DC轉(zhuǎn)換器的1/f噪聲在輻照前后有明顯變化，1／f噪聲的這種變化是來源于DC／DC轉(zhuǎn)換器內(nèi)部器件的輻照失效。在電路中，l/f噪聲發(fā)生變化的位置正是影響DC／DC轉(zhuǎn)換器電參數(shù)變化的位置，二者的來源具有一致性。本實驗以降壓式直流轉(zhuǎn)換器的工作原理為例，分析DC／DC轉(zhuǎn)換器輻照失效的一般原理。
圖5(a)所示的是降壓式直流轉(zhuǎn)換器的簡化線路組成圖；圖5(b)為由單刀雙擲開關(guān)S、電感原件L和電容C組成的降壓型轉(zhuǎn)換器基本原理圖。