Воздействие ИИ на параметры ИОУ. Интегральные операционные усилители (ИОУ) представляют собой высококачественные прецизионные усилители, которые относятся к классу универсальных и многофункциональных аналоговых микро¬схем. Радиационная стойкость аналоговых ИМС определяется не только влиянием ионизирующих излучений на характеристики элемен¬тов микросхемы, но она зависит также от структуры ИМС и схемотехнических особенностей.
Поскольку боль¬шинство современных аналоговых ИМС построены по структуре ИОУ, то на их примере можно выяснить влияние радиационных эффектов на характеристики аналоговых микросхем.
Специализированные ИОУ частного применения, к числу ко¬торых относятся микросхемы с повышенным входным сопротив¬лением, прецизионные и микромощные ИОУ, быстродействую¬щие усилители [11], обычно более чувствительны к остаточным радиационным эффектам, так как схемотехнические и технологи¬ческие меры, применяемые для достижения предельных возмож¬ностей по каким-либо параметрам, как правило, приводят к сни¬жению их радиационной стойкости.
Особенно чувствительны к воздействию облучения ИОУ при работе в микрорежиме. Это объясняется тем, что в микрорежиме деградация параметров транзисторов происходит при более низких флюенсах. Причиной нарушения нормальной работы ИОУ являются также переходные ионизационные эффекты, обусловленные об¬разованием мощных импульсов фототоков во всех областях кри¬сталла, включая не только области, где формированы рабочие транзисторы, диодные структуры, диффузионные резисторы, но также изолирующие и приповерхностные слои ИМС. Изоляция р-n-переходами является серьезным недостатком ИОУ, работаю¬щих в полях ионизирующих излучений.
Воздействие γ-излучения, электронного и высокоэнергетического нейтронного (Е„ > 14 МэВ) излучений приводит к образованию через изоли¬рующие p-n-переходы мощных фототоков, которые могут быть причиной нарушения электрической изоляции р- и n-областей, возрастания рассеиваемой мощности, возникновения тиристорного эффекта, пробоя как в рабочих, так и в паразитных транзисто¬рах. Значительный вклад в образование фототоков вносят участ¬ки подложки, прилегающие к изолирующим p-n-переходам.
По¬этому эти токи можно заметно уменьшить легированием подложки с тыльной стороны золотом, уменьшающим время жизни но¬сителей в подложке.
Наиболее эффективным способом уменьше¬ния фототоков является применение диэлектрической изоляции, а также использование пленочных резисторов вместо диффузион¬ных. Воздействие ионизирующего излучения сказывается также на частотных и импульсных характеристиках ИОУ в области ма¬лых времен. При облучении, создающем объемные структурные повреждения, частота единичного усиления для некорректированного ИОУ меняется незначительно вплоть до флюенсов 1015 нейтр./см2 и более.
Верхняя граничная частота для боль¬шинства ИОУ возрастает, что объясняется уменьшением коэф¬фициентов усиления каскадов, вследствие чего уменьшается влияние паразитных емкостей. Эти изменения приводят к сниже¬нию запаса устойчивости, oднако поскольку в реальных условиях послед¬няя тоже уменьшается, то в итоге при облучении самовозбужде¬ние ИОУ маловероятно.