【摘 要】
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光电耦合器因其体积小、使用寿命长、抗干扰能力强、无触点隔离性强而被广泛应用在航天器通讯系统中,但空间环境中的带电粒子会对器件造成损伤,因此研究光电耦合器的空间辐照损伤效应就具有十分重要的工程和学术意义。本文选用GD4N24型光电耦合器作为研究对象,进行了30MeVSi离子、1MeV中子和不同剂量率γ射线辐照实验,结合4200半导体测试仪测试考察了光电耦合器电性能变化规律,利用深能级瞬态谱检测分析了
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光电耦合器因其体积小、使用寿命长、抗干扰能力强、无触点隔离性强而被广泛应用在航天器通讯系统中,但空间环境中的带电粒子会对器件造成损伤,因此研究光电耦合器的空间辐照损伤效应就具有十分重要的工程和学术意义。本文选用GD4N24型光电耦合器作为研究对象,进行了30MeVSi离子、1MeV中子和不同剂量率γ射线辐照实验,结合4200半导体测试仪测试考察了光电耦合器电性能变化规律,利用深能级瞬态谱检测分析了在光电耦合器内产生的辐致缺陷,探究不同辐照源对光电耦合器性能的影响及损伤机制,并通过SRIM和GEANT4等模拟软件探讨了Si离子和中子辐照造成的位移损伤等效性问题。研究结果表明,30MeVSi离子辐照下,光电耦合器的电流传输比明显下降,分立器件中的发光二极管几乎不受影响,而光电三极管电流增益发生退化。随着辐照注量的增加,光电耦合器和光电三极管电性能逐渐下降。通过浸氢预处理的对比实验发现,氢能够加剧光电耦合器性能的退化,结合深能级瞬态谱分析Si离子辐照在光电三极管内部产生了不同类型的空位缺陷,对比得出氢通过影响电离缺陷加剧了光电耦合器性能的退化。1MeV中子辐照的影响作用与Si离子相似,光电耦合器与分立器件光电三极管的电性能发生明显的下降,而发光二极管由于其双异质结结构而呈现良好的抗辐照性,I-V特性几乎没有发生变化。中子辐照在光电三极管内产生了深能级位移缺陷,影响载流子的俘获和复合,导致过剩基极电流增加,电流增益下降,光电三极管电性能下降则造成了光电耦合器性能的下降。不同剂量率γ射线辐照实验结果表明,辐照后光电耦合器电性能发生了微弱的退化,结合深能级瞬态谱分析结果,发现γ射线在光电晶体管内产生了氧化物电荷缺陷,说明光电耦合器对电离缺陷的敏感性低于位移缺陷。等效性研究表明,30MeVSi离子和1MeV中子在光电三极管内部产生了不同类型的缺陷,计算得到Si离子和中子辐照导致的位移损伤不能等效。
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