大气中子导致的功率器件的失效率评估方法及装置制造方法及图纸

本申请涉及一种大气中子导致的功率器件的失效率评估方法及装置。方法包括：获取功率器件在单能粒子源辐照下发生单粒子效应时功率器件的漏端偏压与单能粒子源的能量的对应关系，其中，功率器件偏置在关态，且功率器件的漏端连接漏端偏压，源端和栅端接地；根据功率器件的漏端偏压与单能粒子源的能量的对应关系，获取功率器件在散裂中子源辐照下的不同漏端偏压对应的单粒子效应截面；根据单粒子效应截面和功率器件应用时的环境数据获取功率器件工作在不同漏端偏压下的失效率。采用本方法能够提高评估失效率的准确性。

【技术实现步骤摘要】
大气中子导致的功率器件的失效率评估方法及装置
本申请涉及辐射效应
，特别是涉及一种大气中子导致的功率器件的失效率评估方法及装置。
技术介绍
空间宇宙射线在进入地球大气层时，会与大气层中的N、O原子发生核级联反应，生成大量的次级辐射粒子，包括中子、质子、π介子、μ子、电子等。其中的大气中子构成了地面和大气层中功率电子系统单粒子效应的主要来源，会导致功率半导体器件大电流烧毁、栅穿等失效，给大量应用功率器件的电力传输、交通、工业控制等高可靠性需求系统带来了严重的威胁。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高评估失效率的准确性的大气中子导致的功率器件的失效率评估方法及装置。一种大气中子导致的功率器件的失效率评估方法，所述方法包括：获取所述功率器件在单能粒子源辐照下发生单粒子效应时所述功率器件的漏端偏压与所述单能粒子源的能量的对应关系，其中，所述功率器件偏置在关态，所述功率器件包括增强型功率器件，且所述功率器件的漏端连接漏端偏压，源端和栅端接地；根据所述功率器件的漏端偏压与所述单能粒子源的能量的对应关系，获取所述功率器件在散裂中子源辐照下的不同漏端偏压对应的单粒子效应截面；根据所述单粒子效应截面和所述功率器件应用时的环境数据获取所述功率器件工作在不同漏端偏压下的失效率。在其中一个实施例中，所述获取所述功率器件在单能粒子源辐照下发生单粒子效应时所述功率器件的漏端偏压与所述单能粒子源的能量的对应关系包括：获取所述单能粒子源的能量Ek；获取所述功率器件在所述单能粒子源的能量Ek作用下发生单粒子效应时的最小漏端偏压Vk；根据多个所述单能粒子源的能量Ek和所述最小漏端偏压Vk生成所述功率器件发生单粒子效应时的漏端偏压与所述单能粒子源的能量的对应关系，其中，k为大于等于1的整数。在其中一个实施例中，当所述单能粒子源的能量小于预设能量时，所述单能粒子源包括单能中子源；当所述单能粒子源的能量大于等于所述预设能量时，所述单能粒子源包括单能质子源。在其中一个实施例中，根据所述功率器件的漏端偏压与所述单能粒子源的能量的对应关系，获取所述功率器件在散裂中子源辐照下的不同漏端偏压对应的单粒子效应截面包括：获取在所述散裂中子源辐照下发生单粒子效应的所述功率器件的数量n；获取所述功率器件发生单粒子效应时的最小漏端偏压Vk，根据所述功率器件的漏端偏压与所述单能粒子源的能量的对应关系，获取所述最小漏端偏压Vk对应的单能粒子源的能量Ek，并获取所述散裂中子源中能量大于等于所述单能粒子源的能量Ek的入射中子注量m；根据在所述最小漏端偏压Vk下发生单粒子效应的功率器件的数量n和入射中子源的注量m，获取所述功率器件工作在不同最小漏端偏压Vk下的单粒子效应截面。在其中一个实施例中，获取所述散裂中子源中能量大于等于所述单能粒子源的能量Ek的入射中子注量m包括：采用如下公式获取散裂中子源中能量大于等于所述单能中子源的能量Ek的入射中子源的注量m：其中φe为散裂中子源导致所述功率器件失效的等效通量，dφ/dEspallation_neutron为散裂中子源的差分中子通量，T为辐照总时长。在其中一个实施例中，根据在所述最小漏端偏压Vk下发生单粒子效应的功率器件的数量n和入射中子源的注量m，获取所述功率器件工作在不同最小漏端偏压Vk下的单粒子效应截面包括：采用如下公式获取所述功率器件工作在不同最小漏端偏压Vk下的单粒子效应截面：其中，σ为所述功率器件的单粒子效应的截面，n为在所述最小漏端偏压Vk下发生单粒子效应的功率器件的数量，m为最小漏端偏压Vk时且所述功率器件的单粒子效应时散裂中子源中能量大于等于所述单能粒子源的能量Ek的入射中子源的注量。在其中一个实施例中，所述根据所述单粒子效应截面和所述功率器件应用时的环境数据获取所述功率器件工作在不同漏端偏压下的失效率包括：根据所述功率器件应用时的环境数据获取在所述最小漏端偏压Vk下导致所述功率器件发生单粒子效应的等效大气中子通量；根据在所述最小漏端偏压Vk下所述功率器件发生单粒子效应的截面和所述等效大气中子通量，获取所述功率器件在所述最小漏端偏压Vk下的失效率。一种大气中子导致的功率器件的失效率评估装置，包括：对应关系获取模块，用于获取所述功率器件在单能粒子源辐照下发生单粒子效应时所述功率器件的漏端偏压与所述单能粒子源的能量的对应关系，其中，所述功率器件偏置在关态，且所述功率器件的漏端连接漏端偏压，源端和栅端接地；单粒子效应截面获取模块，用于根据所述功率器件的漏端偏压与所述单能粒子源的能量的对应关系，获取所述功率器件在散裂中子源辐照下的不同漏端偏压对应的单粒子效应截面；失效率评估模块，用于根据所述单粒子效应截面和所述功率器件应用时的环境数据获取所述功率器件工作在不同漏端偏压下的失效率。一种大气中子辐射试验系统，包括：单能粒子源、中子源、连接待测功率器件的测量仪器以及连接所述测量仪器的上位机；所述单能粒子源用于输出单能粒子束流，所述单能粒子束流用于辐照所述功率器件；所述中子源用于输出全能谱中子束流，所述全能谱中子束流用于辐照所述功率器件；所述测量仪器用于测量辐照后所述功率器件的参数；所述上位机用于执行上述的大气中子导致的功率器件的失效率评估方法中的步骤。在其中一个实施例中，所述中子源包括散裂中子源。上述大气中子导致的功率器件的失效率评估方法及装置，通过先采用单能中子和单能质子，能够确定功率器件在不同漏端偏压下发生失效的单能粒子源的阈值能量，进而可在采用全能谱散裂中子源进行实验时准确地获取单粒子效应截面，有助于提高评估失效率的准确性。附图说明图1为一个实施例中大气中子导致的功率器件的失效率评估方法的流程示意图；图2为一个实施例中大气中子导致的功率器件的失效率评估方法的应用环境图；图3为一个实施例中图1中步骤102的流程示意图；图4为另一个实施例中功率器件的漏端偏压与单能粒子源的能量的对应关系示意图；图5为一个实施例中中图1中步骤104的流程示意图；图6为基于标定单粒子烧毁能量阈值计算等效的中子注量示意图；图7为一个实施例中大气中子导致的功率器件的失效率评估装置结构示意图；图8为一个实施例中计算机设备的内部结构图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。传统技术中普遍关注空间带电重离子导致的功率器件的单粒子烧毁效应及其测试方法，对大气中子导致的功率器件失效关注度不高。正如
技术介绍
所述，大气中子会导致功率半导体器件大电流烧毁、栅穿等失效。ABB公司就发现欧洲研发电力机车引擎采用的高压二极管和闸流晶体管，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大气中子导致的功率器件的失效率评估方法，其特征在于，所述方法包括：/n获取所述功率器件在单能粒子源辐照下发生单粒子效应时所述功率器件的漏端偏压与所述单能粒子源的能量的对应关系，其中，所述功率器件偏置在关态，所述功率器件包括增强型功率器件，且所述功率器件的漏端连接漏端偏压，源端和栅端接地；/n根据所述功率器件的漏端偏压与所述单能粒子源的能量的对应关系，获取所述功率器件在散裂中子源辐照下的不同漏端偏压对应的单粒子效应截面；/n根据所述单粒子效应截面和所述功率器件应用时的环境数据获取所述功率器件工作在不同漏端偏压下的失效率。/n

【技术特征摘要】
1.一种大气中子导致的功率器件的失效率评估方法，其特征在于，所述方法包括：
获取所述功率器件在单能粒子源辐照下发生单粒子效应时所述功率器件的漏端偏压与所述单能粒子源的能量的对应关系，其中，所述功率器件偏置在关态，所述功率器件包括增强型功率器件，且所述功率器件的漏端连接漏端偏压，源端和栅端接地；
根据所述功率器件的漏端偏压与所述单能粒子源的能量的对应关系，获取所述功率器件在散裂中子源辐照下的不同漏端偏压对应的单粒子效应截面；
根据所述单粒子效应截面和所述功率器件应用时的环境数据获取所述功率器件工作在不同漏端偏压下的失效率。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述功率器件在单能粒子源辐照下发生单粒子效应时所述功率器件的漏端偏压与所述单能粒子源的能量的对应关系包括：
获取所述单能粒子源的能量Ek；
获取所述功率器件在所述单能粒子源的能量Ek作用下发生单粒子效应时的最小漏端偏压Vk；
根据多个所述单能粒子源的能量Ek和所述最小漏端偏压Vk生成所述功率器件发生单粒子效应时的漏端偏压与所述单能粒子源的能量的对应关系，其中，k为大于等于1的整数。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述单能粒子源的能量小于预设能量时，所述单能粒子源包括单能中子源；当所述单能粒子源的能量大于等于所述预设能量时，所述单能粒子源包括单能质子源。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述功率器件的漏端偏压与所述单能粒子源的能量的对应关系，获取所述功率器件在散裂中子源辐照下的不同漏端偏压对应的单粒子效应截面包括：
获取在所述散裂中子源辐照下发生单粒子效应的所述功率器件的数量n；
获取所述功率器件发生单粒子效应时的最小漏端偏压Vk，根据所述功率器件的漏端偏压与所述单能粒子源的能量的对应关系，获取所述最小漏端偏压Vk对应的单能粒子源的能量Ek，并获取所述散裂中子源中能量大于等于所述单能粒子源的能量Ek的入射中子注量m；
根据在所述最小漏端偏压Vk下发生单粒子效应的功率器件的数量n和入射中子源的注量m，获取所述功率器件工作在不同最小漏端偏压Vk下的单粒子效应截面。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，获取所述散裂中子源中能量大于等于所述单能粒子源的能量Ek的入射中子注量m包括：
采用如下公式获取散裂中子源中能量大于等于所述单能中子源的能量Ek的入射中子源的注量m：



其中φe为散裂中子源导致所述功率器件失效的等效通量，dφ/dEspa...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭超，雷志锋，张战刚，何玉娟，
申请(专利权)人：中国电子产品可靠性与环境试验研究所工业和信息化部电子第五研究所中国赛宝实验室，
类型：发明
国别省市：广东;44