3676

11

Тема 2. Взаимодействие радиации и ионизирующих излучений с материалами электронной техники

АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

1.Определить вид радиоактивного распада.

2.Воспользовавшись законом поглощения гамма-излучения веществом, найти ответ в задаче.

3.Для составления конспектов необходимо воспользоваться основной

идополнительной литературой.

ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ

Варианты индивидуальных заданий

Вариант 1 1. На какую глубину нужно опустить в воду источник γ-излучения,

чтобы интенсивность излучения, выходящего из воды, уменьшилась в

100раз? Коэффициент ослабления воды μ = 0,047см –1.

2.Определите пробег α-частицы с энергией 400 кэВ в воде при комнатной температуре.

3.Определите толщину поглощения β-излучения в кремнии (плотность кремния 2,33 г/см3), если энергия β-частицы 120 кэВ.

4.Подготовьте конспект по теме: Параметры и виды энерговыделения. Особенности оценки радиационной обстановки.

Вариант 2

1.Пройдя сквозь бетонную стену, интенсивность γ–излучения уменьшилась в три раза. Слой половинного ослабления для бетона равен 7 см. Определите толщину стены.

2.Определите энергию α-частицы, если пробег в воде при комнатной температуре не превысил 2 см.

3.Определите толщину поглощения β-излучения в германии (плотность германия 5,327 г/см3), если энергия β-частицы 520 кэВ.

12

4. Подготовьте конспект по теме: Эффекты смещения. Теория дефектообразования. Смещение атомов под действием нейтронов.

Вариант 3

1.Пучок γ–излучения проходит сквозь чугунную плиту, коэффициент ослабления которой μ = 0,22 см –1. Какой должна быть толщина плиты, чтобы интенсивность излучения уменьшилась на 80 %?

2.Определите пробег α-частицы с энергией 800 кэВ в кремнии при комнатной температуре (атомное число 28,1, плотность кремния 2,33 г/см3).

3.Определите толщину поглощения β-излучения в воде в нормальных условиях, если энергия β-частицы 1120 кэВ.

4.Подготовьте конспект по теме: Смещение атомов под действием заряженных частиц. Смещение атомов при воздействии гамма-квантов.

Вариант 4

1.Вычислите толщину слоя половинного ослабления γ–излучения для бетона, если его коэффициент ослабления μ = 0,067 см –1

2.Определите энергию α-частицы, если пробег в кремнии при комнат-

ной температуре не превысил 0,1 мм (атомное число 28,1, плотность кремния

2,33 г/см3).

3.Определите толщину поглощения β-излучения в германии (плотность германия 5,327 г/см3), если энергия β-частицы 1 МэВ.

4.Подготовьте конспект по теме: Усиление дозы. Ядерные реакции, сопровождающие воздействие ионизирующих излучений.

Вариант 5

1.На какую глубину нужно опустить в воду источник γ-излучения,

чтобы интенсивность излучения, выходящего из воды, уменьшилась в 20 раз? Коэффициент ослабления воды μ = 0,047 см –1.

2.Определите пробег α-частицы с энергией 1000 кэВ в германии при комнатной температуре (атомное число 32, плотность германия 5,327 г/см3).

3.Определите толщину поглощения β-излучения в кремнии (плотность кремния 2,33 г/см3), если энергия β-частицы 520 кэВ.

4.Подготовьте конспект по теме: Радиационные термостабильные центры в полупроводниках.

Вариант 6

1.Пройдя сквозь бетонную стену, интенсивность γ–излучения уменьшилась в 10 раза. Слой половинного ослабления для бетона равен 7 см. Определите толщину стены.

2.Определите энергию α-частицы, если пробег в германии при комнат-

ной температуре не превысил 0,01 мм (атомное число 32, плотность германия

5,327 г/см3).

3.Определите толщину поглощения β-излучения в воде в нормальных условиях, если энергия β-частицы 1040 кэВ.

14

2.Средняя доза облучения не превышает 225 рад. Определите энергию, поглощенную 0,1 л воды.

3.Подготовьте конспект по теме: Генерация и релаксация заряда в объ-

ёме SiO2.

Вариант 4

1.Подготовьте конспект по теме: Метод подпороговых вольтамперных характеристик исследования радиационно-индуцированного заряда в SiO2

2.Средняя доза облучения не превышает 500 рад. Определите энергию, поглощенную стаканом воды.

3.Подготовьте конспект по теме: Механизмы накопления поверхностных состояний.

Вариант 5

1.Подготовьте конспект по теме: Метод накачки заряда исследования радиационно-индуцированного заряда в SiO2.

2.Средняя доза облучения германия не превышает 250 рад. Определите энергию, поглощенную в объеме 0,1 мл (плотность германия 5,327 г/см3).

3.Подготовьте конспект по теме: Латентное накопление поверхностных состояний.

Вариант 6

1.Подготовьте конспект по теме: Механизмы формирования радиаци- онно-индуцированного заряда в структуре Si/ SiO2.

2.Средняя доза облучения кремния не превышает 250 рад. Определите энергию, поглощенную в объеме 0,1 мл (плотность кремния 2,33 г/см3).

3.Подготовьте конспект по теме: Температурная релаксация поверхностных состояний.

Вариант 7

1.Подготовьте конспект по теме: Модель процесса генерации радиаци- онно-индуцированного заряда.

2.Определите отношение средних энергий облучения 0,1 мл кремния и

германия, если их средние дозы облучения совпадают (плотность кремния 2,33 г/см3 а германия 5,327 г/см3).

3.Подготовьте конспект по теме: Граничные ловушки.

15

Коллоквиум по разделам 1-3 Вопросы к коллоквиуму

1.Ионизирующее излучение ядерного взрыва.

2.Электромагнитный импульс ядерного взрыва.

3.Ионизирующие излучения ядерных установок.

4.Ионизирующие излучения космического пространства.

5.Характеристики ионизирующего излучения.

6.Параметры, характеризующие взаимодействие ионизирующего излучения с веществом.

7.Дозиметрия ионизирующего излучения.

8.Параметры и виды энерговыделения.

9.Особенности оценки радиационной обстановки.

10.Эффекты смещения. Теория дефектообразования.

11.Смещение атомов под действием нейтронов.

12.Смещение атомов под действием заряженных частиц.

13.Смещение атомов при воздействии гамма-квантов.

14.Ионизационные эффекты в объёме полупроводника под действием нейтронов и заряженных частиц.

15.Ионизация под действием гамма-квантов.

16.Усиление дозы. Ядерные реакции, сопровождающие воздействие ионизирующих излучений.

17.Радиационные термостабильные центры в полупроводниках.

18.Влияние ионизирующих излучений на параметры полупроводника - время жизни, подвижность, удельное электрическое сопротивление.

19.Структура SiO2. Виды дефектов в SiO2, ответственные за накопление заряда.

20.Поверхностные состояния. Накопление заряда на границе Si/ SiO2.

21.Экспериментальные методы исследования радиационно-

индуцированного заряда в SiO2 и плотности поверхностных состояний – метод вольт – фарадных характеристик; метод подпороговых вольт-амперных характеристик; метод надпорговых вольт - амперных характеристик; метод накачки заряда.

22.Механизмы формирования радиационно-индуцированного заряда в структуре Si/ SiO2.

23.Модель процесса генерации радиационно-индуцированного заряда.

24.Первичный выход заряда. Транспорт дырок через SiO2.

25.Генерация и релаксация заряда в объёме SiO2.

26.Механизмы накопления поверхностных состояний.

27.Латентное накопление поверхностных состояний.

28.Температурная релаксация поверхностных состояний. Граничные

ловушки.

16

Пример задания на коллоквиум

1.Характеристики ионизирующего излучения.

2.Влияние ионизирующих излучений на параметры полупроводника - время жизни, подвижность, удельное электрическое сопротивление.

3.Поверхностные состояния. Накопление заряда на границе Si/ SiO2.

4.В результате β– - распада ядра протактиния 91234 Pa образуется ядро с некоторым зарядовым и массовым числом. Период полураспада 1,18 мин. Определите число электронов, образовавшихся из 5 молей 91234 Pa , если на те-

кущий момент осталось 0,75 атомов от начального. Определите активность радиоактивного вещества.

5. Определите толщину поглощения β-излучения в воде в нормальных условиях, если энергия β-частицы 1120 кэВ.

Тема 4. Радиационные эффекты в дискретных полупроводниковых приборах и элементах интегральных схем

Подготовиться по основной литературе и конспектам лекций и составить в тетради конспект с ответами на следующие вопросы:

1.Долговременные радиационные эффекты в диодах.

2.Долговременная деградация параметров биполярных транзисторов.

3.Температурный отжиг долговременных радиационных эффектов.

4.Переходный ионизационный ток p-n-перехода.

5.Изменение параметров полупроводника в неравновесном состоянии.

6.Фундаментальная система уравнений. Модель Вирса-Роджерса.

7.Модифицированные схемотехнические модели элементов интегральных схем.

8.Вторичные переходные радиационные эффекты: вторичный фототок, тиристорный эффект.

Занятие проходит в интерактивной форме – «работа в малых группах». Слушатели соревнуются в грамотном формировании сообщения по теме, краткости и полноты изложенной информации.

Тема 5. Радиационные эффекты в интегральных схемах

Подготовиться по основной литературе и конспектам лекций и составить в тетради конспект с ответами на следующие вопросы:

1.Особенности радиационных эффектов в интегральных схемах.

2.Долговременные радиационные эффекты в биполярных интегральных схемах.

3.Переходные радиационные эффекты в биполярных интегральных

схемах.

17

4.Переходные радиационные эффекты в униполярных интегральных

схемах.

5.Показатели радиационной стойкости интегральных схем различного технологического исполнения.

6.Радиационные эффекты в аналоговых интегральных схемах.

7.Особенность радиационных эффектов в БИС.

8.Вторичные переходные радиационные эффекты: вторичный фототок, тиристорный эффект.

9.Воздействие низко интенсивного ионизирующего излучения.

Занятие проходит в интерактивной форме "работа в малых группах". Слушатели соревнуются в грамотном формировании сообщения по теме, краткости и полноты изложенной информации.

Тема 6. Одиночные радиационные эффекты в условиях воздействия отдельных заряженных частиц

Подготовиться по основной литературе и конспектам лекций и составить в тетради конспект с ответами на следующие вопросы:

1.Классификация и краткое описание одиночных событий.

2.Параметры, характеризующие одиночные события.

3.Параметры – критерии чувствительности полупроводниковых приборов и микросхем к одиночным событиям.

4.Физика одиночных событий. Генерация носителей заряда.

5.Рекомбинация неравновесных носителей заряда.

7.Процесс переноса неравновесных носителей.

8.Сбор генерированного заряда.

Занятие проходит в интерактивной форме "работа в малых группах". Слушатели соревнуются в грамотном формировании сообщения по теме, краткости и полноты изложенной информации.

Коллоквиум по разделам 4-6 Вопросы к коллоквиуму

1.Долговременные радиационные эффекты в диодах.

2.Долговременная деградация параметров биполярных транзисторов.

3.Температурный отжиг долговременных радиационных эффектов.

4.Переходный ионизационный ток p-n-перехода.

5.Изменение параметров полупроводника в неравновесном состоянии.

6.Фундаментальная система уравнений. Модель Вирса-Роджерса.

7.Модифицированные схемотехнические модели элементов интегральных схем.

8.Вторичные переходные радиационные эффекты: вторичный фототок, тиристорный эффект.

18

9.Особенности радиационных эффектов в интегральных схемах.

10.Долговременные радиационные эффекты в биполярных интегральных схемах.

11.Переходные радиационные эффекты в биполярных интегральных

схемах.

12.Переходные радиационные эффекты в униполярных интегральных

схемах.

13.Показатели радиационной стойкости интегральных схем различного технологического исполнения.

14.Радиационные эффекты в аналоговых интегральных схемах.

15.Особенность радиационных эффектов в БИС.

16.Вторичные переходные радиационные эффекты: вторичный фототок, тиристорный эффект.

17.Воздействие низко интенсивного ионизирующего излучения.

18.Классификация и краткое описание одиночных событий.

19.Параметры, характеризующие одиночные события.

20.Параметры – критерии чувствительности полупроводниковых приборов и микросхем к одиночным событиям.

21.Физика одиночных событий. Генерация носителей заряда.

22.Рекомбинация неравновесных носителей заряда.

23.Процесс переноса неравновесных носителей.

24.Сбор генерированного заряда.

Пример задания на коллоквиум

1.Долговременные радиационные эффекты в диодах.

2.Долговременные радиационные эффекты в биполярных интегральных схемах.

3.Сбор генерированного заряда.

Темы рефератов

1.Ионизирующие излучения ядерных установок.

2.Дозиметрия ионизирующего излучения.

3.Эффекты смещения. Усиление дозы.

4.Ядерные реакции, сопровождающие воздействие ионизирующих излучений.

5.Модель процесса генерации радиационно-индуцированного заряда.

6.Латентное накопление поверхностных состояний.

7.Граничные ловушки.

8.Модифицированные схемотехнические модели элементов интегральных схем.

9.Вторичные переходные радиационные эффекты: вторичный фототок, тиристорный эффект.

19

Список вопросов для зачета

1.Ионизирующее излучение ядерного взрыва.

2.Электромагнитный импульс ядерного взрыва.

3.Ионизирующие излучения ядерных установок.

4.Ионизирующие излучения космического пространства.

5.Характеристики ионизирующего излучения.

6.Параметры, характеризующие взаимодействие ионизирующего излучения с веществом.

7.Дозиметрия ионизирующего излучения.

8.Параметры и виды энерговыделения.

9.Особенности оценки радиационной обстановки.

10.Эффекты смещения. Теория дефектообразования.

11.Смещение атомов под действием нейтронов.

12.Смещение атомов под действием заряженных частиц.

13.Смещение атомов при воздействии гамма-квантов.

14.Ионизационные эффекты в объёме полупроводника под действием нейтронов и заряженных частиц.

15.Ионизация под действием гамма-квантов.

16.Усиление дозы. Ядерные реакции, сопровождающие воздействие ионизирующих излучений.

17.Радиационные термостабильные центры в полупроводниках.

18.Влияние ионизирующих излучений на параметры полупроводника - время жизни, подвижность, удельное электрическое сопротивление.

19.Структура SiO2. Виды дефектов в SiO2, ответственные за накопление заряда.

20.Поверхностные состояния. Накопление заряда на границе Si/ SiO2.

21.Экспериментальные методы исследования радиационно-

индуцированного заряда в SiO2 и плотности поверхностных состояний – метод вольт – фарадных характеристик; метод подпороговых вольт-амперных характеристик; метод надпорговых вольт - амперных характеристик; метод накачки заряда.

22.Механизмы формирования радиационно-индуцированного заряда в структуре Si/ SiO2.

23.Модель процесса генерации радиационно-индуцированного заряда.

24.Первичный выход заряда. Транспорт дырок через SiO2.

25.Генерация и релаксация заряда в объёме SiO2.

26.Механизмы накопления поверхностных состояний.

27.Латентное накопление поверхностных состояний.

28.Температурная релаксация поверхностных состояний. Граничные

ловушки.

29.Долговременные радиационные эффекты в диодах.

30.Долговременная деградация параметров биполярных транзисторов.

31.Температурный отжиг долговременных радиационных эффектов.

32.Переходный ионизационный ток p-n-перехода.