一种抑制单粒子瞬态效应的反相器制造技术

本发明专利技术公开了一种抑制单粒子瞬态效应的反相器，包括：第一NMOS管、第二NMOS管、第一PMOS管以及第二PMOS管；第一NMOS管与第一PMOS管连接，第二NMOS管与第二PMOS管连接构成前后两级的反相器结构；其中，后一级反相器中的第二PMOS的源极接前一级反相器的输出，后一级的第二PMOS2和第二NMOS的输入接Vin，即前一级反相器的输入。该反相器可以进一步的减弱单粒子瞬态效应对反相器的干扰，同时电路驱动能力和电路的工作频率不受到影响。

An inverter that suppresses the transient effects of a single particle

The invention discloses a suppression of single event transient inverter, including: the first second NMOS pipe, NMOS pipe, PMOS pipe and the first second PMOS tube; first NMOS tube and PMOS tube connecting the first, second NMOS and second PMOS tube tube which are connected before and after the two level inverter structure; the output stage phase inverter the second source of PMOS is connected to a level inverter, one of second PMOS2 and second NMOS input connected to Vin, namely an inverter input. The inverter can further reduce the interference of the single particle transient effect on the inverter, while the circuit drive capability and the operating frequency of the circuit are not affected.

【技术实现步骤摘要】
一种抑制单粒子瞬态效应的反相器
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种抑制单粒子瞬态效应的反相器。
技术介绍
航天领域的不断发展，使得近年来各国出现了探索外围空间的热潮。航天较发达的国家都设定了各自的太空任务。如美国己提出再次登月计划，为2024年以前实现月球表面完成基地建设；俄罗斯则是在2040年前建造航天站、完成登月等；日本、印度及欧洲各国都设定了专门的航天目标，包括载人航天、空间站建设等。集成电路是各航天器的核心，其可靠性和性能直接决定航天器的安全和适用性。随着集成电路尺寸不断缩小，加之未来对航天器工作性能和工作时间要求越来越高，芯片的抗辐照能力将会成为关键因素之一。比如在探测月球和火星中，宇宙射线非常强，会对集成电路造成严重的辐照效应。为了解决航天技术不断进步带来的问题，世界各国都在努力开发能够适用于空间探测的集成电路。虽然我国集成电路水平仍处于比较落后阶段，抗辐照集成电路设计更是处于模仿阶段，但我国也在进行着努力。2013年，由我国航天502所与国防科技大学合作研究的SOC2012研制成功，该芯片是我国第一颗抗辐照四核并行SOC芯片。其速度和抗辐照能力能够满足未来多年内我国航天的发展要求。集成电路单粒子效应包括单粒子瞬态效应、单粒子翻转、单粒子门锁等。其中，单粒子瞬态效应(SingleEventTransient,SET)尤为重要，它会造成器件电压和电流的瞬时扰动，并诱发其它单粒子效应。随着集成电路工艺尺寸的不断缩小，单粒子效应对集成电路的损害在不断增加，集成电路的设计面临着很大的问题和挑战，电路的抗辐照能力的强弱变得越来越重要。反相器在电路中是一种基础的器件，它的抗辐照能力的提高，会一定程度上使整体电路抗辐照能力得到提高；所以对反相器的研究是很有必要的。然而，目前的反相器及其存在的缺陷如下：现有技术一：Q.Zhou和K.Mohanram等人在2004年提出当受外界因素的干扰，反相器电路发生单粒子瞬态效应时，通过对反相器中PMOS管和NMOS管的尺寸的改变，来使产生的SET脉冲波形得到改善，进一步使反相器的抗辐照能力得到提高。两种方案如下：(1)NMOS管和PMOS管都在最小尺寸基础上分别放大两倍,然后对NMOS管的漏极进行粒子轰击，发现产生的SET脉冲宽度减小，反相器的抗辐照能力得到提高。(2)NMOS管和PMOS管都在最小尺寸基础上分别放大两倍，然后对PMOS管的漏极进行粒子轰击，发现产生的SET脉冲宽度增加，反相器的抗辐照能力下降。上述方案的缺陷如下：同时将NMOS管和PMOS管的尺寸进行放大两倍并对PMOS管的漏极进行粒子轰击，提高了反相器的电流驱动能力，但是PMOS管尺寸变大，提高了寄生参数放大效应，导致从源极注入电荷的数量增多，最终被漏极收集，导致产生的SET脉冲宽度变宽，从而降低了抗辐照能力。现有技术二、OluwoleA.Amusan等人提出使NMOS管在最小尺寸基础上放大两倍的同时PMOS管的尺寸保持不变，SET脉冲宽度取决于PMOS管的电荷收集的数量和NMOS管作为恢复管恢复电流的能力，相比现有技术一中的方案(2)，现有技术二中PMOS管的尺寸不变，NMOS管放大两倍，对PMOS管漏极进行粒子轰击时PMOS管尺寸没有放大，双极寄生放大效应相比于技术一中(2)方案减小，PMOS管的收集电荷的数量明显较少，NMOS管作为恢复管，它的尺寸相同，恢复的电流能力一样，现有技术二相较于现有技术一中的方案(2)在粒子轰击时产生的SET脉冲宽度较窄，反相器的抗辐照能力得到提高。但是，依然存在如下缺陷：在PMOS管的尺寸保持不变且NMOS管的尺寸放大两倍的情况下对反相器的电流驱动能力影响不大，但是因为PMOS管尺寸不变对应上升时间保持不变，NMOS管尺寸放大两倍后使得下降时间减少，最终导致上升时间和下降时间不对称，对整个电路的工作频率造成影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种抑制单粒子瞬态效应的反相器，进一步的减弱单粒子瞬态效应对反相器的干扰，同时电路驱动能力和电路的工作频率不受到影响。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种抑制单粒子瞬态效应的反相器，包括：第一NMOS管、第二NMOS管、第一PMOS管以及第二PMOS管；第一NMOS管与第一PMOS管连接，第二NMOS管与第二PMOS管连接构成前后两级的反相器结构；其中，后一级反相器中的第二PMOS的源极接前一级反相器的输出，后一级的第二PMOS2和第二NMOS的输入接Vin，即前一级反相器的输入。第一PMOS的管栅极与第一NMOS管的栅极连接后接Vin，第一PMOS管的漏极与第一NMOS的源极连接，第一PMOS的管源极接VDD，第一NMOS的管漏极接GND，从而构成前一级反相器；第二PMOS管栅极与第二NMOS管栅极连接后接Vin，第二PMOS管漏极与第二NMOS源极连接，第二NMOS管漏极接GND，从而构成后一级反相器；且后一级反相器中第二PMOS管的源极接前一级反相器的输出。当输入Vin为低电平时，第一PMOS管导通，第一NMOS管截止，前一级反相器的输出为高电平，第二PMOS管导通，第二NMOS管截止，后一级反相器的输出为高电平，即最后输出为高电平；当输入Vin为高电平时，第一PMOS管截止，第一NMOS管导通，前一级反相器的输出为低电平，第二PMOS管截止，第二NMOS管导通，后一级反相器的输出为低电平，即最后输出为低电平。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，该反相器利用驱动等效的原理将NMOS管和PMOS管都在最小尺寸基础上放大两倍，从面积等效的原理考虑，该反相器中NMOS管尺寸和PMOS管尺寸都为最小尺寸，结合特殊的结构进一步的减弱单粒子瞬态效应对反相器的干扰，同时电路驱动能力和电路的工作频率不受到影响。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例提供的一种抑制单粒子瞬态效应的反相器的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的TCAD模型下本反相器的正常工作波形图；图3为本专利技术实施例提供的对现有技术二中反相器中的PMOS管的漏极进行粒子轰击的示意图；图4为本专利技术实施例提供的对本反相器中PMOS2管的漏进行粒子轰击的示意图；图5为本专利技术实施例提供的面积等效时，对PMOS的漏进行粒子轰击下变化对比示意图；图6为本专利技术实施例提供的PMOS晶体管水平方向寄生的双极型晶体管结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的漏斗效应示意图；图8为本专利技术实施例提供的面积等效时，在LET为10时轰击的波形对比示意图；图9为本专利技术实施例提供的面积等效时，在LET为20时轰击的波形对比示意图；图10为本专利技术实施例提供的面积等效时，在LET为30时轰击的波形对比示意图；图11为本专利技术实施例提供的面积等效时，在LET为40时轰击的波形对比示意图；图12为本专利技术实施例提供的面积等效时，在粒子轰击角度为15时轰击的波形对比示意图；图13为本专利技术实施例提供的面积等效时，在粒子轰击角度为30时轰击的波形对比示意图；图14为本专利技术实施例提供的面积等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑制单粒子瞬态效应的反相器，其特征在于，包括：第一NMOS管、第二NMOS管、第一PMOS管以及第二PMOS管；第一NMOS管与第一PMOS管连接，第二NMOS管与第二PMOS管连接构成前后两级的反相器结构；其中，后一级反相器中的第二PMOS的源极接前一级反相器的输出，后一级的第二PMOS2和第二NMOS的输入接Vin，即前一级反相器的输入。

【技术特征摘要】
1.一种抑制单粒子瞬态效应的反相器，其特征在于，包括：第一NMOS管、第二NMOS管、第一PMOS管以及第二PMOS管；第一NMOS管与第一PMOS管连接，第二NMOS管与第二PMOS管连接构成前后两级的反相器结构；其中，后一级反相器中的第二PMOS的源极接前一级反相器的输出，后一级的第二PMOS2和第二NMOS的输入接Vin，即前一级反相器的输入。2.根据权利要求1所述的一种抑制单粒子瞬态效应的反相器，其特征在于，第一PMOS的管栅极与第一NMOS管的栅极连接后接Vin，第一PMOS管的漏极与第一NMOS的源极连接，第一PMOS的管源极接VDD，第一NMOS的管漏极接GND，从而构成前一级反相器；第二PMOS管...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴秀龙，彭春雨，杨志平，蔺智挺，黎轩，李正平，陈军宁，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34