DC／DC輻照損傷與VDMOS器件1／f噪聲相關性研究

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％負載；24 V輸入時，輸出電壓下降點出現(xiàn)在60％負載。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，在總劑量達到30 krad(Si)之后，其輸出功率趨近于零，此時，可認為樣品已經(jīng)損壞。
測得DC／DC轉換器輸出噪聲功率譜圖后，需要進一步對頻譜圖進行擬合，提取DC／DC轉換器的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)學上可以根據(jù)最小二乘法對曲線進行擬合，提取出A、B、γ。
西安電子科技大學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到40 krad(Si)之后才完全損壞。由此可以初步判斷，DC／DC轉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。但這一結論仍需要對多種型號的器件進行大量重復性實驗來予以驗證，這也是下一步需要加以關注的方向之一。

3 DC／DC轉換器輻照失效噪聲參數(shù)與電參數(shù)相關性分析
從前面的實驗可以得出，DC／DC轉換器的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轉換器內部器件的輻照失效。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換器的工作原理為例，分析DC／DC轉換器輻照失效的一般原理。
圖5(a)所示的是降壓式直流轉換器的簡化線路組成圖；圖5(b)為由單刀雙擲開關S、電感原件L和電容C組成的降壓型轉換器基本原理圖。