Untersuchung der Wirkung von Strahlungsteilchen auf digitale CMOS-Schaltungen

In dieser Diplomarbeit wird die Wirkung von Strahlungsteilchen auf digitale CMOS-Schaltungen untersucht. Das Erzeugen von Ladungsträgern durch Strahlungsteilchen in integrierten Schaltungen wird betrachtet. Für die Vorgänge des Sammelns der Ladungsträger durch Drift und Diffusion werden elektrische Fehlermodelle aufgestellt. Für den Driftvorgang wird ein neuartiges Fehlermodell, bestehend aus einem Leitwert in Reihe geschaltet mit einer spannungsabhängigen Kapazität, aufgestellt. Für den Diffusionsvorgang wird das in der Literatur vorgeschlagene Fehlermodell einer transienten Stromquelle verwendet. Mit diesen Fehlermodellen wird das elektrische Verhalten von digitalen CMOS-Logikschaltungen bei einem Strahlungsteilchentreffer untersucht. Das Erzeugen und das Verbreiten der entstehenden Spannungsschwankungen, der Single-Event-Transient, wird mit Hilfe der elektrischen Simulation analysiert. Mit den aufgestellten Fehlermodellen und den Untersuchungsergebnissen ist es möglich, elektrische Fehlersimulationen des Verhaltens von digitalen CMOS-Logikschaltungen bei Strahlungsteilchentreffern durchzuführen. Das Lokalisieren von auf Strahlungsteilchentreffer anfälligen Knoten wird durch eine elektrische Fehlersimulation eines Halbadders veranschaulicht.