• 제목/요약/키워드: TID (total ionizing dose)

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HAUSAT-2 위성의 방사능 환경해석 및 소프트웨어 HAMMING CODE EDAC의 구현에 관한 연구 (HAUSAT-2 SATELLITE RADIATION ENVIRONMENT ANALYSIS AND SOFTWARE RAMMING CODE EDAC IMPLEMENTATION)

  • 정지완;장영근
    • Journal of Astronomy and Space Sciences
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    • 제22권4호
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    • pp.537-558
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    • 2005
  • 본 논문에서는 HAUSAT-2위성이 운용될 케도의 우주 방사능 환경 및 총 피폭효과(Total Ionizing Dose), 단일사건 효과(Single Event Effects) 등에 대해 분석하였다. 총 피폭효과에 영향을 미치는 우주 방사능은 포획된 양성자, 전자, 태양 양성자 및 우주선이다. 총 피폭효과는 선량 심도선 분석을 통해 해석을 수행하였으며, DMBP(Design Margin Breakpoint) 방법과 3-D 구분구적법을 이용하여 HAVSAT-2의 부품의 총 피폭량에 대한 내성을 검증하였다. 단일사건 효과에 대하여 위성체 외부와 내부 방사능 환경으로 양성자와 중이온에 대하여 선형에너지 전달량(LET) 스펙트럼을 분석하였으며, HAUSAT-2의 전자소자로 사용예정인 MPC860T2B 마이크로프로세서와 메모리 K6X8008T2B에 대한 SEU(Single Event Upset) 및 SEL(Single Event Latch-up) 발생률을 추정하였다. 분석 결과 SEU는 운용 중에 수차례 발생하며 SEL 발생은 임무기간동안 일어나지 않을 것으로 추정되었다. HAUSAT-2는 소프트웨어 해밍코드 EDAC을 이용하여 SEU 발생에 대처할 수 있는 시스템 레벨의 설계를 반영하였다. 이 연구에서 수행된 방사능 해석은 ESA의 SPENVIS소프트웨어를 이용하였다.

Towards defining a simplified procedure for COTS system-on-chip TID testing

  • Di Mascio, Stefano;Menicucci, Alessandra;Furano, Gianluca;Szewczyk, Tomasz;Campajola, Luigi;Di Capua, Francesco;Lucaroni, Andrea;Ottavi, Marco
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제50권8호
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    • pp.1298-1305
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    • 2018
  • The use of System-on-Chip (SoC) solutions in the design of on-board data handling systems is an important step towards further miniaturization in space. However, the Total Ionizing Dose (TID) and Single Event Effects (SEE) characterization of these complex devices present new challenges that are either not fully addressed by current testing guidelines or may result in expensive, cumbersome test configurations. In this paper we report the test setups, procedures and results for TID testing of a SoC microcontroller both using standard $^{60}Co$ and low-energy protons beams. This paper specifically points out the differences in the test methodology and in the challenges between TID testing with proton beam and with the conventional gamma ray irradiation. New test setup and procedures are proposed which are capable of emulating typical mission conditions (clock, bias, software, reprogramming, etc.) while keeping the test setup as simple as possible at the same time.

Simulation-based analysis of total ionizing dose effects on low noise amplifier for wireless communications

  • Gandha Satria Adi;Dong-Seok Kim;Inyong Kwon
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제56권2호
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    • pp.568-574
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    • 2024
  • The development of radiation-tolerant radio-frequency (RF) systems can be a solution for applications in extreme radiation environments, such as nuclear power plant monitoring and space exploration. Among the crucial components within an RF system, the low noise amplifier (LNA) stands out due to its vulnerability to TID effects, mainly relying on transistors as its main devices. In this study, the TID effects in the LNA using standard 0.18 ㎛ complementary metal oxide semiconductors (CMOS) technology are estimated and analyzed. The results show that the LNA can withstand absorbed radiation up to 100 kGy. The S21, S11, noise figure (NF), stability (K), and linearity of the third input intercept point (IIP3) slightly shifted from the initial values of 0.8312 dB, 0.793 dB, 0.00381 dB, 1.34406, and 2.36066 dBm, respectively which are still comparable to the typical performances. Moreover, the standard 0.18 ㎛ technology has demonstrated its radiation tolerance, as it exhibits negligible performance degradation in the conventional LNA even when exposed to radiation levels up to 100 kGy. In this context, simulation approach offers a means to predict the TID effects and estimate the radiation exposure limit for electronic devices, particularly when transistors are used as the primary RF components.

Radiation-hardened-by-design preamplifier with binary weighted current source for radiation detector

  • Minuk Seung;Jong-Gyun Choi ;Woo-young Choi;Inyong Kwon
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제56권1호
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    • pp.189-194
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    • 2024
  • This paper presents a radiation-hardened-by-design preamplifier that utilizes a self-compensation technique with a charge-sensitive amplifier (CSA) and replica for total ionizing dose (TID) effects. The CSA consists of an operational amplifier (OPAMP) with a 6-bit binary weighted current source (BWCS) and feedback network. The replica circuit is utilized to compensate for the TID effects of the CSA. Two comparators can detect the operating point of the replica OPAMP and generate appropriate signals to control the switches of the BWCS. The proposed preamplifier was fabricated using a general-purpose complementary metal-oxide-silicon field effect transistor 0.18 ㎛ process and verified through a test up to 230 kGy (SiO2) at a rate of 10.46 kGy (SiO2)/h. The code of the BWCS control circuit varied with the total radiation dose. During the verification test, the initial value of the digital code was 39, and a final value of 30 was observed. Furthermore, the preamplifier output exhibited a maximum variation error of 2.39%, while the maximum rise-time error was 1.96%. A minimum signal-to-noise ratio of 49.64 dB was measured.

통신해양기상위성 통신 탑재체의 우주 방사선 환경 모사 및 영향 추정 (Environment Simulation and Effect Estimation of Space Radiation for COMS Communication Payload)

  • 김성준;우형제;선종호;최장섭
    • 한국항공우주학회지
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    • 제34권11호
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    • pp.76-83
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    • 2006
  • 통신해양기상위성의 통신 탑재체가 겪게 될 우주 방사선 환경을 포획된 입자, 태양 양성자 그리고 우주선으로 구분하여 각각 NASA AP8/AE8 모델, JPL91 모델, 그리고 NRL CREME 모델을 사용하여 전산 모사 하였다. 이러한 우주 방사선 환경이 위성 내 통신 탑재체에 미치는 영향을 추정하기 위해 총 이온화 방사선 효과의 분석에 필요한 Dose-Depth 곡선 및 단일사건효과 발생률 계산에 필요한 LET 스펙트럼 구하였다. 통신 탑재체 내의 각 장치별 차폐 효과 차이를 고려한 총 이온화 방사선 효과의 예측을 위해서 기계 구조 모델을 만든 후 구형 분할 방법을 적용하였다. 이를 통해 통신 탑재체 내 각 장치의 위치별 총 이온화 방사선 효과를 예상하였으며 동일한 외부 방사선 환경에 대해서 차폐 효과에 따라 최고 8배까지 방사선 효과가 다르게 나타났다.

High energy swift heavy ion irradiation and annealing effects on DC electrical characteristics of 200 GHz SiGe HBTs

  • Hegde, Vinayakprasanna N.;Praveen, K.C.;Pradeep, T.M.;Pushpa, N.;Cressler, John D.;Tripathi, Ambuj;Asokan, K.;Prakash, A.P. Gnana
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제51권5호
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    • pp.1428-1435
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    • 2019
  • The total ionizing dose (TID) and non ionizing energy loss (NIEL) effects of 100 MeV phosphorous ($P^{7+}$) and 80 MeV nitrogen ($N^{6+}$) ions on 200 GHz silicon-germanium heterojunction bipolar transistors (SiGe HBTs) were examined in the total dose range from 1 to 100 Mrad(Si). The in-situ I-V characteristics like Gummel characteristics, excess base current (${\Delta}I_B$), net oxide trapped charge ($N_{OX}$), current gain ($h_{FE}$), avalanche multiplication (M-1), neutral base recombination (NBR) and output characteristics ($I_C-V_{CE}$) were analysed before and after irradiation. The significant degradation in device parameters was observed after $100MeV\;P^{7+}$ and $80MeV\;N^{6+}$ ion irradiation. The $100MeV\;P^{7+}$ ions create more damage in the SiGe HBT structure and in turn degrade the electrical characteristics of SiGe HBTs more when compared to $80MeV\;N^{6+}$. The SiGe HBTs irradiated up to 100 Mrad of total dose were annealed from $50^{\circ}C$ to $400^{\circ}C$ in different steps for 30 min duration in order to study the recovery of electrical characteristics. The recovery factors (RFs) are employed to analyse the contribution of room temperature and isochronal annealing in total recovery.

디지털위성중계기용 SHF 대역 하향주파수 변환장치 설계 및 구현에 대한 연구 (The Study on the Design and Implementation of SHF band Downconverter of Digital Satellite Communication)

  • 김기중
    • 한국전자통신학회논문지
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    • 제12권3호
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    • pp.427-432
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    • 2017
  • 본 연구는 디지털위성중계기용 SHF 대역 하향주파수변환장치의 설계 및 구현에 대해 기술하였다. SHF 대역 하향주파수변환장치는 PLDRO(: Phase Locked Dielectric Resonator Oscillator) 및 주파수변환기로 구현된다. 주파수변환기 내부에는 불요파 최소화를 위하여 사전 EM 시뮬레이션을 통하여 설계한 Microstrip BPF(: Band Pass Filter) 및 LPF(: Low Pass Filter)로 구현하였다. 제작 전 우주환경에 대한 사전 시뮬레이션 분석을 통하여 장비 오동작 가능성을 최소하였으며, 발사환경 시 발생하는 진동 및 우주 방사능에 의한 TID(: Total Ionizing Dose)에 대한 시뮬레이션을 통해 신뢰성 있는 하향주파수변환장치를 설계하였으며, 제작 후 주요 성능지표에 대해 만족여부 확인 및 사전 성능 시뮬레이션 결과와 비교하였다.

디지털위성중계기용 전원공급기 설계 및 구현에 대한 연구 (The Study on the Implementation and Design of Power Supply Unit of Digital Communication Satellite)

  • 김기중
    • 한국전자통신학회논문지
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    • 제11권9호
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    • pp.855-860
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    • 2016
  • 본 연구는 디지털위성중계기용 전원공급기의 설계 및 구현에 대해 기술하였다. 위성버스의 PLDIU(: Payload Distribution and Interface Unit)와 전원공급기의 인터페이스를 제시하였고, 우주환경에 대한 WCA(: Worst Case Analysis)를 통하여 ESD(: Electro Static Discharge) 등의 발생에 대한 회로 오동작 가능성을 최소화 시켰다. 발사환경 시 발생하는 진동 및 우주 방사능에 의한 TID(: Total Ionizing Dose)에 대한 시뮬레이션을 통해 신뢰성 있는 전원공급기를 설계하였으며, 제작 후 우주환경시험을 통하여 기능 및 성능에 문제없음을 확인하였다.

디지털 위성 중계기용 SHF 대역 저잡음 증폭장치 설계 및 구현에 대한 연구 (The Study on the Design and Implementation of SHF band Low Noise Amplifier of Digital Satellite Communication)

  • 김기중
    • 한국전자통신학회논문지
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    • 제11권12호
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    • pp.1159-1164
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    • 2016
  • 본 연구는 디지털위성중계기용 SHF 대역 저잡음증폭장치의 설계 및 구현에 대해 기술하였다. 잡음지수 최소화를 위하여 저잡음 증폭소자인 HEMT(: High Electron Mobility Transistor)소자를 적용하였고, 우주환경에 대한 사전 시뮬레이션 분석을 통하여 장비 오동작 가능성을 최소화 시켰다. 발사환경 시 발생하는 진동 및 우주방사능에 의한 TID(: Total Ionizing Dose)에 대한 시뮬레이션을 통해 신뢰성 있는 저잡음증폭장치를 설계하였으며, 제작 후 주요 성능지표에 대해 만족여부 확인 및 사전 성능 시뮬레이션 결과와 비교하였다.