• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제18권2호
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• pp.153-162
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• 2001

본 논문에서는 아리랑 2호가 운용될 궤도의 우주방사능 환경 및 total ionizing dose(TID) 영향에 대하여 분석하였다. 포획된 양자의 경우 SAA(South Atlantic Anomaly) 지역에 집중되어 있음을 알 수 있었으며, TID에 영향을 미치는 우주 방사능은 포획된 양자 및 전자와 태양양자임을 알 수 있었다. 저 에너지 입자는 알루미늄 차단 구조물을 이용하여 방사능 영향을 효과적으로 차단할 수 있음을 알 수 있었으나, 고 에너지 입자의 경우 구조물의 두께를 증가하여도 방사능 영향을 효과적으로 차단할 수 없음을 알 수 있었다. 아리랑 2호의 임무수명기간 동안 전자부품에 계속적으로 피폭되는 전체 방사량을 알루미늄 차단두께의 함수로 나타내었으며, 이 값들은 아리랑 2호의 전자부품의 선택기준 및 위성체 또는 구성품의 구조물 두께를 설정할 수 있는 기준으로 제시하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권1호
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• pp.79-84
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• 2013

DC/DC 컨버터는 임의의 직류전원을 부하가 요구하는 형태의 직류전원으로 변환시키는 효율이 높은 전력변환기이다. DC/DC 컨버터는 PWM-IC(펄스폭 변조 집적회로) 제어기, MOSFET(산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터), 인덕터, 콘덴서 등으로 구성되어있다. 코발트 60 ($^{60}Co$) 저준위 감마발생기를 이용한 TID실험에서 방사선의 영향으로 PWM-IC의 전기적 특성중에 문턱전압과 옵셋전압이 증가되고, SEL에 적용된 4종류의 중이온 입자는 PWM-IC의 파형을 불안정하게 만든다. 또한, 입/출력관계의 파형을 SPICE 시뮬레이션 프로그램으로 관찰하였다. PWM-IC의 TID 실험은 30 Krad 까지 수행하였으며, SEL 실험을 제어보드를 구현한 후 LET($MeV/mg/cm^2$)별 cross section($cm^2$)으로 연구하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권11호
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• pp.981-987
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• 2014

DC/DC 컨버터는 임의의 직류전원을 부하가 요구하는 형태의 직류전원으로 변환시키는 효율이 높은 전력변환기이다. DC/DC 컨버터는 MOSFET(산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터), PWM-IC(펄스폭 변조 집적회로) 제어기, 인덕터, 콘덴서 등으로 구성되어있다. MOSFET는 스위치 기능을 수행하는데 코발트 60 ($^{60}Co$) 저준위 감마발생기를 이용한 TID 실험에서 방사선의 영향으로 문턱전압과 항복전압의 변화와 SEGR 실험에 적용된 5종류의 중이온 입자는 MOSFET의 게이트(gate)에 영향을 주어 게이트가 파괴된다. MOSFET의 TID 실험은 40 Krad 까지 수행하였으며, SEGR 실험은 제어보드를 구현한 후 LET(MeV/mg/$cm^2$)별 cross section($cm^2$)을 연구하는데 있다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제11권3호
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• pp.101-108
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• 2017

DC/DC 컨버터는 임의의 직류전원을 부하가 요구하는 형태의 직류전원으로 변환시키는 효율이 높은 전력변환기이다. 고급형 DC/DC 컨버터는 MOSFET(산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터)를 제어하기 위해 OP-Amp.(연산 증폭기)를 실장한 PWM-IC(펄스폭 변조 집적회로)를 사용한다. OP-Amp.는 증폭기 기능을 수행하는데 방사선 영향으로 전기적 특성이 변화하는데 본 논문에서는 코발트 60 (60Co) 저준위 감마발생기를 이용한 TID실험과 5종류의 중이온 입자를 이용하여 SEL 실험을 수행하는데 바이어스(bias) 전류가 순간적으로 과전류가 흘러 SEL이 발생된다. OP-Amp.의 TID 실험은 조사율은 5 rad/sec.로 전체 조사량을 30 krad 까지 수행하였으며, SEL 실험은 제어보드를 구현한 후 LET($MeV/mg/cm^2$)별 cross section($cm^2$)을 이용하여 성능평가를 하는데 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권11호
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• pp.84-91
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• 2006

최근에 인공위성용 전자소자는 우주방사선에 좀 더 강한 소자를 요구되어진다. 왜냐하면, 인공위성의 수명과 기능은 우주방사선으로부터 영향을 받기 때문이다. 또한, 과거에는 부품단위의 우주방사선 시험을 수행하지 않고 유닛 또는 서브시스템 단위의 우주방사선 시험을 수행하였다. 게다가, 발사된 인공위성이 작동오류 상태에 있을 때 그 이유를 분석하기에는 그다지 쉬운 일은 아니다. 따라서, 발사 전 부품 단위 우주방사선 시험을 수행하여 주요 소자에 대한 우주방사선에 의한 영향을 분석 할 필요가 있으며, 지상에서 데이터를 확보할 필요가 있다. 그러므로, 본 논문에서는 모든 전자소자의 기본이라 할 수 있는 금속-산화막 반도체 전계효과 트랜지스터의 총이온화선량에 대한 영향 시험을 수행하기 위한 테스트 베드를 제안한다.

• 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.

• Journal of Semiconductor Engineering
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• 제1권3호
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• pp.81-87
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• 2020

An instrumentation amplifier (IA) and an analog-to-digital converter (ADC) are essential circuit blocks for accurate and robust sensor readout systems. This paper introduces recent advances in radiation-hardening by design (RHBD) techniques applied for the sensor readout integrated circuits (IC), e.g., the three-op-amp IA and the successive-approximation register (SAR) ADC, operating against total ionizing dose (TID) and singe event effect (SEE) in harsh radiation environments. The radiation-hardened IA utilized TID monitoring and adaptive reference control to compensate for transistor parameter variations due to radiation effects. The radiation-hardened SAR ADC adopts delay-based double-feedback flip-flops to prevent soft errors which flips the data bits. Radiation-hardened IA and ADC were verified through compact model simulation, and fabricated CMOS chips were measured in radiation facilities to confirm their radiation tolerance.

• 전기전자학회논문지
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• 제27권3호
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• pp.303-307
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• 2023

본 논문은 Buried Channel Array Transistor(BCAT) 소자의 Oxide 내부에 Total Ionizing Dose(TID) effects으로 인한 Electron-Hole Pair의 생성이 유도되어, Oxide 계면의 Hole Trap Charge의 증가에 따른 누설전류의 증가와 문턱 전압의 변화를 기존에 제안한 Partial Isolation Buried Channel Array Transistor(Pi-BCAT)구조와 비교 시뮬레이션 하여, Pi-BCAT 소자의 증가한 Oxide 면적과 상관없이 변화한 누설전류와 문턱 전압에서의 특성이 비대칭 도핑 BCAT 구조보다 우수함을 보여 준다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제5권2호
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• pp.71-75
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• 2004

This paper proposes a new bandgap reference (BGR) circuit which takes advantage of a cascode current mirror biasing to reduce the V$\_$ref/ variation, and sizing technique, which utilizes two related ratio numbers k and N, to reduce the PNP BJT area. The proposed BGR is designed and fabricated on a test chip with a goal to provide a reference voltage to the 10 bit A/D(4-4-4 pipeline architecture) converter of the CMOS Active Pixel Sensor (APS) imager to be used in X-ray imaging. The basic temperature variation effect on V$\_$ref/ of the BGR has a maximum delta of 6 mV over the temperature range of 25$^{\circ}C$ to 70$^{\circ}C$. To verify that the proposed BGR has radiation hardness for the X-ray imaging application, total ionization dose (TID) effect under Co-60 exposure conditions has been evaluated. The measured V$\_$ref/ variation under the radiation condition has a maximum delta of 33 mV over the range of 0 krad to 100 krad. For the given voltage, temperature, and radiation, the BGR has been satisfied well within the requirement of the target 10 bit A/D converter.

• 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.