A4 Schäden durch ionisierende Strahlung

Thema

Wenn ein energiereiches Teilchen dieses Halbleitermaterial durchdringt, verursacht es Verschiebungsdefekte im Kristallgitter. Beim Zusammenstoß mit den Atomen des Gitters werden einige Atome aus ihren ursprünglichen Positionen verschoben, wodurch Punktdefekte im Kristallgitter entstehen. Je höher die Energie des Teilchens ist, desto höher ist die Dichte dieser Defekte entlang seines Weges.

Diese Defektdichte, die durch Verschiebungsdefekte entsteht, verkürzt gemäß der Messenger-Spratt-Gleichung die Trägerlebensdauer des Halbleitermaterials. Ein anderes Modell beschreibt dieses System detaillierter: Jeder zusätzliche Punktdefekt, der durch Verschiebungsdefekte in das Kristallgitter eingeführt wird, wirkt als zusätzliches Rekombinationszentrum. Dort können Minoritätsträger in diesem Halbleitermaterial früher rekombinieren als in einem fehlerfreien Kristallgitter, was die Trägerlebensdauer weiter verkürzt. Eine höhere Defektdichte bedeutet gemäß der Messenger-Spratt-Gleichung folglich eine noch kürzere Trägerlebensdauer.

Dieses Modell beschreibt daher neben der anfänglichen Bewertung von Versetzungsschäden und der verkürzten Trägerlebensdauer auch einen zweiten Ausfallmechanismus, der sich von diesen kumulativen Versetzungsschäden unterscheidet. Bei diesem zweiten Mechanismus deponiert dasselbe energiereiche Teilchen beim Durchqueren eines Speicherknotens dieses Halbleitermaterials eine Ladung entlang seines Weges. Überschreitet diese deponierte Ladung eine für diesen Speicherknoten spezifische kritische Ladung, genügt die deponierte Ladung allein, ohne dass sich weitere Versetzungsschäden ansammeln müssen, um den im Speicherknoten gespeicherten Logikzustand umzukehren und einen Single Event Upset (SEU) zu verursachen. Bleibt die von diesem energiereichen Teilchen deponierte Ladung jedoch unterhalb dieser kritischen Ladung des Speicherknotens, behält der Speicherknoten seinen gespeicherten Logikzustand bei, ohne dass es zu einem SEU kommt, obwohl die von ihm verursachten Versetzungsschäden die Trägerlebensdauer dieses Halbleitermaterials weiterhin kumulativ verkürzen.

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