JPH04211158A - 電子回路の耐放射線保護装置及び人工衛星 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は放射線照射によって起こ
る半導体素子特性の劣化を制御し、電子回路の長寿命化
を図る方法及び装置に関する。 ［０００２］

【従来の技術】特に人工衛星等に搭載される半導体素子
は宇宙線にさらされ、劣化さらには故障することが知ら
れている。衛星に搭載される電子回路の中で、放射線に
より最も特性の変化しやすい部品はＩＣ等の半導体素子
である。ＩＣの中でも、特に低電力で動作するＣＭＯ８
回路が宇宙用として有望であるが、ＩＣを搭載するＭＯ
ＳＦＥＴ　（Ｍｅｔａｌ　０ｘｉｄｅ　Ｓｅｍ１ｃｏｎ
ｄｕｃｔｏｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓ
ｉｓｔｏｒ）　（以下ＦＥＴと略記）は放射線により特
性が劣化しやすい。 ［０００３］通常、通信用衛星等の人工衛星は打ち上げ
後のメインテナンスは不可能であるから、宇宙線による
半導体素子の劣化をできるだけ軽減し、電子回路の長寿
命化をはかる必要がある。このため衛星内の電子回路は
放熱板をかねたアルミの遮蔽体に納められ、被爆線量を
できる限り下げるよう設計される。しかし、衛星の重量
には制限があるため、遮蔽体は無制限に厚くする事はで
きない。従って電子回路の構成部品の照射実験を地上で
行い、その結果と衛星の寿命を考慮して、許容できる線
量率を求め、遮蔽体の厚さを決定している。 ［０００４］１．かじ、宇宙では機器が故障しても簡単
にメインテナンスをすることが不可能なため、同じ遮蔽
体の厚さでも電子回路の寿命はできるだけ長くできる手
段を準備しておくことが重要である。 ［０００５］　このためＦＥＴの放射線による特性劣化
を回復させる手段として次のような方法が考えられてき
た。 ［０００６］　ＦＥＴの放射線照射による主な特性劣化
は閾値電圧の変化とチャネル移動度の減少である。特に
前者の閾値電圧の変化量（以下閾値電圧シフトと呼ぶ）
が大きく、ＦＥＴの動作不良の原因となる。閾値電圧シ
フトは温度により回復（アニール）することが知られて
おり、ＦＥＴの放射線による劣化を回復させる手段とし
て、このことを利用してＦＥＴを高温環境下（１００℃
程度）に放置することにより、劣化したＦＥＴの閾値電
圧シフトを回復させることが考えられてきた。 ［０００７］従来、集積線量によるＦＥＴの劣化の評価
は現実にＦＥＴが曝される宇宙線の線量率、約ＩＧｙ／
ｈ以下、と較べて非常に高い線量率１０２〜１０４Ｇｙ
／ｈでの地上実験により行われており、高線量率におけ
る素子の劣化は低線量率においてよりも早いので地上実
験での結果は信頼性が高いものとなると考えられてきた
。

【０００８】しかし、近年、放射線環境下では素子の損
傷と同時に回復（アニール）現象が起こるため、同じ集
積線量でも素子の劣化量は線量率によって異なることが
判ってきた。従って、高線量率における照射実験結果に
よる評価だけでは、必ずしも低線量率における正しい評
価にはつながらない。すなわち、ＦＥＴの閾値電圧シフ
トは高線量率では負方向ヘシフトし、低線量率では正方
向ヘシフトすることが、ピー・ニス・ウィノクール他。 「トータル　ドーズ　ラディエーション　アンド　アニ
ーリング　スタデイ」、アイイーイーイー　トランザク
ション　オンニュークリア　サイエンス、Ｖｏｌ−３３
、Ｎｏ、６．ｐｐ、１３４３−１３５１　　（１９８６
）（Ｐ、　Ｓ、　Ｗｉｎｏｋｕｒ、　ｅｔ、　ａｌ、　
：Ｔｏｔａｌ　−Ｄｏｓｅ　Ｒａｄｉａｔ　ｔｏｎ　ａ
ｎｄ　Ａｎｎｅａｌｉｎｇｓｔｕｄｉｅｓ、ＩＥＥＥ　
Ｔｒａｎｓ、　ｏｎ　　ＮＳ、　Ｖｏ　１．　Ｎ５３３
、Ｎｏ、６．ＰＰ、１３４３−１３５１　　（１９８６
））に述べられている。 ［０００９］　この原因は次のように考えられている。 閾値電圧シフトは、■ＦＥＴのゲートのＳｉ酸化膜中へ
の固定正電荷の蓄積による負方向への閾値電圧シフト、
■固定正電荷と電子の再結合中和による閾値電圧の回復
並びに■Ｓｉ／Ｓｉ酸化膜界面の界面準位の増加による
正方向へのシフトからなる。■と■とは線量にほぼ比例
し、■は時間の対数にほぼ比例する。また、■は温度が
高いほど回復速度が大きいことが判っている。 ［００１０１線量率の低い場合、すなわち宇宙空間では
、■による負方向のシフトは■のアニール現象により自
然に回復するため、主に■による正方向シフトによりＦ
ＥＴが劣化する。従って素子を高温に保ってアニールす
ることにより閾値電圧シフトの回復を図るという従来の
方法はこの場合効果が少ないと考えられる。

【００１１］■の界面準位も２００℃以上の高温ではア
ニールすることが、ピー・ブックマン「トータル　ドー
ズ　ハードネス　アシュアランス　フォー　マイクロサ
ーキット　フォー　スペース　エンヴイロメント」。 アイ・イー・イー・イー　トランザクション　オン　ニ
ュークリア　サイエンス、Ｖｏｌ、ＮＳ−３３，Ｎｏ。 ６、　　ｐｐ、　　１３５２−１３５８　　（１９８６
）　（Ｐ、Ｂｕｃｈｍａｎ、　：Ｔｏｔａｌ　Ｄｏｓｅ
　ｈａｒｄｎｅｓｓＡｓｓｕｒａｎｃｅ　ｆｏｒ　Ｍｉ
ｃｒｏｃｉｒｃｕｉｔｓｆｏｒ　５ｐａｃｅ　Ｅｎｖｉ
ｒｏｎｍｅｎｔ、ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ、ｏｎ　　ＮＳ
、　Ｖ。 １、ＮＳ−３３，Ｎｏ、６．ＰＰ、１３５２−１３５８
（１９８６））に述べられている。しかし、通常の電子
部品は１２５℃が使用の上限温度であり、２００℃以上
の高温でのアニールは電子部品の信頼性を損なうことに
なり実用的ではない。 ［００１２］また、高温アニール時には、電子回路の動
作を停止する必要があること、回路中の抵抗、コンデン
サ等耐放射線性に問題のない部品も同時に高温に曝され
るため、これらの部品の信頼性が低下する恐れがあるこ
と等の問題がある。 ［００１３］　このように、上記従来技術は線量率の低
い宇宙空間における半導体素子の主要劣化要因について
の配慮や電子回路の半導体素子以外の部品の信頼性への
配慮がされておらず、実用上素子の劣化特性の回復が不
可能であり、さらに半導体素子以外の部品の信頼性低下
を招く恐れがあるという問題があった。 ［００１４］ 【発明が解決しようとする課題】本発明は、宇宙線等の
放射線による半導体素子の劣化を軽減して、電子回路等
の長寿命化を達成することの可能な方法及び装置の提供
を目的とする。 ［００１５］また、半導体素子以外の電子回路部品の信
頼性低下を招かないための方法及び装置を提供すること
を目的とする。 ［００１６］

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、半導体素子中に存在する固定正電荷の景を
制御する制御手段を電子回路に設けたものである。 ［００１７］　この制御手段は、電子回路に入射する宇
宙線の線量率を制御するため、遮蔽体の厚さを可変する
手段、または、電子回路の温度を下げるよう制御する手
段、または、これらの組合せよりなる。 ［００１８］

【作用】前記の制御手段、すなわち、遮蔽体の厚さを制
御する手段は、半導体素子の閾値電圧シフトが許容範囲
の上限に近づくと遮蔽体の厚さを減少させる。これによ
り、宇宙線の線量率を増加させて、半導体素子中の固定
正電荷の生成速度を増加させ、閾値電圧を故意に負方向
にシフトさせることにより、半導体素子中の界面準位に
よる閾値電圧の正方向シフト成分を補償する。それによ
って、半導体素子の閾値電圧シフトは小さくなり、電子
回路の寿命が伸び耐放射線性が強化される。 ［００１９］また、後者の制御手段、すなわち電子回路
の温度を下げる手段は電子回路の温度を従来よりも低く
制御する。これにより、半導体素子中の固定正電荷のア
ニール速度を減少させ、閾値電圧の負方向シフト成分の
回復を遅らせることにより、半導体素子中の界面準位に
よる閾値電圧の正方向シフト成分を補償する。従って、
半導体素子の閾値電圧シフトは小さくなり、電子回路の
寿命が伸び耐放射線性が強化される。 ［００２０１

【実施例］以下、本発明の詳細な説明する。まず、電子
回路に入射する宇宙線の線量率を増加させるため、遮蔽
体の厚さを減少させるように制御する手段を電子回路に
設けた一実施例を図１から図３により説明する。 ［００２１１始めに、ＦＥＴ素子の放射線による劣化モ
デルについて説明する。ＦＥＴの劣化モデルは確立した
ものはないが、近似的に次の様に考えられている。ＦＥ
Ｔの劣化は主に閾値電圧のシフト量として表せる。閾値
電圧シフトΔＶＴは、固定正電荷によるシフトΔ■　と
界面準位によるシフトΔ■　の和として求められる。 ［００２２］ 【数１】 ΔＶ＝ΔｖｏＸ＋ΔＶ１ｔ Ｔ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
・・・（数１）［００２３］単位線量のγ線インパルス
γδ（１）がＦＥＴに照射されたとすると、固定正電荷
によるシフトΔ■　と界面準位によるシフトΔＶ　はそ
れぞれ次式で与えられる。 ［００２４］

【数２】 ΔＶｏＸ＝Ａ　　ｓ　・１　ｎ　（ｔ　）　　　　　　
　　　　　　　　　　　・＝　（数２）［００２５］ Ａ：単位線量あたり発生する固定正電荷による電圧シフ
ト（Ｖ／Ｇｙ） Ｂニアニール係数 ［００２６］

【数３】 （Ｖ／Ｇｙ−ｈ） ΔＶ　＝Ｃ・・・（数３） ｔ ［００２７］Ｃ：単位線量あたり発生する界面準位によ
る電圧シフト（Ｖ／Ｇｙ）従って、ＦＥＴの閾値電圧シ
フトのインパルス応答は次式となる。 ［００２８］

【数４】 ΔＶＴｏ（ｔ　）＝（Ａ十〇）　−８−１’（ｔ）　　
　　　　　　　　　　、　（数４）［００２９］従って
、線量率γ（１）で照射した時の閾値電圧シフトΔＶＴ
はインパルス応答ΔＶＴｏ（ｔ）とγ（１）の畳込み積
分として与えられる。 ［００３０１

【数５］ ΔＶ０（ｔ　）＝　ｆ　　γ（τ）・ΔＶＴｏ（を−τ
）ｄτ　　　　　　・・・（数５）Ｏ ［００３１１一定の線量率γで照射した場合には数４と
数５から、 ［００３２］ 【数６】 ΔＶ工（ｔ）”７ｔ（Ａ＋Ｃ＋Ｂ−Ｂｉｎ（ｔ））、（
ｔ≦ｔ０）、１．（数６）［００３３］

【数７】 ΔＶ、（ｔ）＝　　ｙｔｏ　Ａ＋Ｃ＋Ｂ−ｓ　　−ｔ。 ・１　ｎ　　　　　＋　１　ｎ（ｔ　　ｔ　　）Ｉ　Ｗ
　　（ｔ＞　ｔ　ｏ）ｔ−ｔｏ　　　　　　Ｏ ・・・（数７） ［００３４］　ここで、数６は一定の線量率γで照射中
のΔＶＴ　を、数７は照射後のΔＶＴ　を表す。 ［００３５］従って、上記モデルを用いることにより、
ＦＥＴの製造プロセスや構造に依存するパラメータＡ。 Ｂ、　Ｃを実験により決定すれば、数５により任意の線
量率での閾値電圧シフトΔＶＴが求まる。 ［００３６１本実施例では市販ＩＣの照射実験によって
得られたｎチャネルＦＥＴに関する以下のパラメータ値
を使用する。 ［００３７］

【数８】 Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝−〇、００１０５２　　　　　　　　　　
　　・・・（数８）［００３８］

【数９】 Ｂ＝−０，０００１・・・（数９） ［００３９］図１に本実施例の構成図を示す。電子回路
４は固定遮蔽体５とその外周に配置された可動遮蔽体６
で放射線から遮蔽されている。電子回路４には可動遮蔽
体６を制御する制御回路７が設けられており、制御回路
７は制御線８を介して可動遮蔽体６の駆動装置９を制御
する。 ［００４０１遮蔽体の厚さは以下のようにして決定され
る。図３は人工衛星の静止軌道上での電子回路４の受け
る線量率とアルミニウムのシールド厚さの関係を示した
図である。本実施例では電子回路の受ける宇宙線の線量
率を０．０ＩＧｙ／ｈと設計し、遮蔽体の厚さを合計３
．５ｃｍとする。従来はこの厚さが遮蔽体の厚さとなる
。本実施例では固定遮蔽体５と可動遮蔽体６及び衛星の
筐体の厚さの合計が３．５ｃｍである。可動遮蔽体６の
厚さは、可動遮蔽体６を除去したときに電子回路４の受
ける線量率が０．ＩＧｙ／ｈになる様に約１．５ｃｍと
する。 このとき固定遮蔽体の厚さは約２ｃｍとなる。 ［００４１］図２は電子回路４中のＦＥＴの閾値電圧シ
フトと静止軌道での経過時間の関係を示した図である。 曲線１は線量率０．ＩＧｙ／ｈの場合の閾値電圧シフト
の変化を、曲線２は線量率０．　ＯＩ　Ｇｙ／ｈの場合
の閾値電圧シフトの変化を示している。これらの計算は
前記のモデル及びモデルパラメータを用いて計算した。 本ＦＥＴの閾値電圧シフトの許容範囲は回路の設計条件
によって決まり、ここでは±０．ＩＶ以内である。曲線
１ではｌＸ１０４ｈ以下で上記許容範囲からはずれ、曲
線２では約１×１０５ｈ（本図中のｔｌ、約１２年）上
記許容範囲からはずれる。実線で示した曲線３が本実施
例の場合である。本実施例では、約１．４Ｘ１０”ｈ　
（本図中のｔ２、約１５．７年）まで閾値電圧シフトは
許容範囲内にある。従って本実施例では、電子回路４は
従来（曲線２）と較べて３．７年長寿命化できたことに
なる。 ［００４２］以下本実施例の動作を図１と図２を用いて
説明する。制御回路７は人工衛星が打ち上げられて静止
軌道に乗ってからの時間をカウントする。時間があらか
じめ前記モデルと軌道上での線量率を用いて計算された
時間１＋　　（図２）に達すると、制御回路７は制御線
８を介して駆動装置９を制御し、可動遮蔽体６を移動す
る。 本実施例では駆動装置９が可動遮蔽体６を巻き取ること
により遮蔽体の合計厚さを可動遮蔽体６の厚さ１．５ｃ
ｍ分だけ薄くする。この時厚さ約２ｃｍの固定遮蔽体５
のみの遮蔽となる。 ［００４３］　これにより、電子回路４の受ける宇宙線
の線量率は０．０ＩＧｙ／ｈから０．ＩＧｙ／ｈに上昇
する。 線量率が増加すると固定正電荷の発生率が増加するため
、閾値電圧シフトは負方向に一時的にシフトする。それ
ゆえ、ｔｌ　以降、閾値電圧シフトは曲線１と同様の傾
向で変化するため、ｔ２　になるまで許容範囲を越えな
い。このように許容範囲にとどまっている時間が（ｈｔ
２）だけ延長される。電子回路４中の抵抗やコンデンサ
等の電気部品も放射線を受けるが、これらの部品の耐放
射線性はＦＥＴと較べて１桁から２桁良好であるため、
これらの部品の信頼性に悪影響を与えることはない。 ［００４４１本実施例では、あらかじめ可動遮蔽体６を
移動し始める時間ｔ１　を計算しておいたが、制御回路
７にＦＥＴの閾値電圧シフトを実測する回路を付加して
おき、その測定値が許容範囲を越えた時点で可動遮蔽体
６を移動するようにしても良い。 ［００４５］また、制御回路７に宇宙線の線量率を測定
するセンサを設けておき、測定した線量率データを用い
て閾値電圧シフトが許容範囲を越える時間を計算して、
可動遮蔽体６を移動するようにしても良い。前述実施例
においては遮蔽体の厚さを変化させて線量率を増加させ
たが、代替的に放射線源を電子回路に接近させることに
よって線量率を増加せしめても良い。 ［００４６］次に、他の実施例として、電子回路の温度
を制御することにより耐放射線性を強化した実施例を説
明する。図４に本実施例の構成を示す。放熱体をかねた
遮蔽体１０の中に電子回路１１が設置されており、電子
回路１１の温度を測定する温度センサ１２の信号を制御
回路１３が取り込み、制御線１４を介して加熱・冷却器
１５を制御する。 ［００４７］以下本実施例の動作原理を説明する。電子
回路１１に用いられているＦＥＴは、図１の実施例と同
じである。従って、モデル及びそのパラメータは前記と
同じである。また電子回路１１の受ける線量率は０．０
１Ｇｙ／ｈである。固定正電荷のアニール定数（モデル
パラメータＢ）は温度が下がるほど小さくなる。図５は
線量率０．０１Ｇｙ／ｈにおけるＦＥＴの閾値電圧シフ
トと経過時間の関係を示す。曲線１６は常温（２０℃）
での閾値電圧シフトを示している。本曲線は図２の曲線
２に等しい。温度を下げていくと曲線１７．　１８．　
１９という具合に閾値電圧シフトは変化する。曲線１７
はパラメータＢの値が２０℃の時の０．９５倍の時であ
り、曲線１８は０．９倍の時であり、曲線１９は０．８
倍の時である。閾値電圧シフトが許容範囲±０．１Ｖを
超える時間は、曲線１６では約１×１０５ｈ、曲線１７
では１、４Ｘ１０”ｈ　、曲線１８では２Ｘ１０”ｈと
長くなってくる。すなわち、アニール速度を減少させ、
閾値電圧の負方向シフト成分の回復を遅らせることによ
り、半導体素子中の界面準位による閾値電圧の正方向シ
フト成分を補償する。しかし、あまり低温にすると、固
定正電荷による負方向シフト成分が大きくなり、曲線１
９のように許容範囲を超えるまでの時間が短くなる。 ［００４８］従って電子回路１１の受ける線量率とＦＥ
Ｔのモデルパラメータを考慮して電子回路１１の温度を
制御することにより閾値電圧の変動を押さえ、電子回路
の耐放射線性を向上することができる。 ［００４９］　ここで、温度の制御値は、固定正電荷や
界面準位をアニールするために必要な１００〜２００℃
という高温と比べて、ＦＥＴの種類にもよるが、数度か
ら数１０度の範囲である。従って電子回路上の抵抗やコ
ンデンサ等に悪影響を及ぼす事はない。 ［００５０１もちろん図１の実施例と図４の実施例を組
み合わせて使用することもできる。また、説明は線量率
一定の環境で行ったが、時間により線量率が事なる環境
においても、前記モデルにより閾値電圧シフトの時間変
化を予測することができるため、同様に実施できる。 ［００５１１図６は人工衛星に図４の実施例を搭載した
ときの構成図を示す。遮蔽体１０は架台２１．２２で人
工衛星の筐体２３に固定されている。電子回路１１の発
生する熱は遮蔽体１０に接続する架台２０．遮蔽体１０
、架台２１．２２及び筐体２３を介して宇宙空間に放熱
される。放熱は地球上と異なり熱伝導と放熱のみで行わ
れるため、電子回路１１の発生する熱量と構造体（架台
２０．遮蔽体１０．架台２１．２２及び筐体２３）の材
質、形、及び人工衛星に照射される太陽光の量により容
易に計算できる。このため、電子回路１１の温度をあら
かじめ図５の曲線１８に対応する温度にできるだけ近付
けておくように構造体を設計することが可能である。 設計時の電子回路１１の消費電力、すなわち発生熱量は
平均量を用いる。しかしながら、電子回路は一般にその
動作状況によって消費電力は異なって来るため、実際の
使用においては、加熱・冷却器１５により温度を調節し
一定温度に保つのが良い。電子回路１１の消費電力が平
均値よりも大きいときは加熱・冷却器１５は冷却器とし
て動作し、消費電力が平均値よりも小さい場合には加熱
・冷却器１５は加熱器として動作する。前述のように、
あらかじめ平均的に電子回路１１が一定温度になるよう
に構造体を設計しておけば、加熱・冷却器１５は電子回
路１１の動作状況変化による温度変化を制御できるだけ
の小さい能力ですむため、電源に制限のある人工衛星で
も本発明の適用は容易である。また、温度制御は電子回
路１１全体に行うのではなく、ＦＥＴを含むＩＣのみに
ついて実施しても良い。そうすれば小電力で動作可能と
なる。 ［００５２］以上の実施例では、素子としてｎチャネル
ＦＥＴを使用した場合について説明した。ＦＥＴにはｐ
チャネル素子もあるが、この場合にも同様に適用できる
。第７図にｎチャネルＦＥＴとｐチャネルＦＥＴのトレ
イン電流とゲート・ソース間電圧の関係を示す。放射線
照射前のｎチャネルＦＥＴのドレイン電流特性は曲線２
４で、放射線照射前のｐチャネルＦＥＴの特性は曲線２
５でそれぞれ示される。閾値電圧はトレイン電流が流れ
始めるゲート・ソース間電圧として定義され、ｎチャネ
ルＦＥＴでは正、ｐチャネルＦＥＴでは負の値をとる。 ［００５３］放射線が照射され素子の特性が劣化すると
、固定正電荷による閾値電圧シフト成分が支配的である
場合にはｎチャネルＦＥＴのドレイン電流特性は曲線２
６、ｐチャネルＦＥＴのトレイン電流特性は曲線２７と
なり、閾値電圧は負電圧方向に移動するため、ＦＥＴの
種類に係らず閾値電圧シフトは負となる。逆に界面準位
による閾値電圧シフト成分が支配的な場合にはｎチャネ
ルＦＥＴのトレイン電流特性は曲線２８、ｐチャネルＦ
ＥＴのドレイン電流特性は曲線２９となり、ＦＥＴの種
類に係らず閾値電圧シフトは正となる。 ［００５４］以上から明らかなように、閾値電圧シフト
をもってＦＥＴの特性劣化を評価すれば、前記のｎチャ
ネル素子の実施例はすべてｐチャネルの場合にも適用で
きる。 ［００５５］

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、宇宙線等の放射線による半導体素子の劣化を
できるかぎり軽減し、電子回路の長寿命化を図ることが
でき、さらに半導体素子以外の電子回路構成部品の信頼
性低下を招かない耐放射線電子回路を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略断面図である。

【図２】上記実施例における半導体の閾値電圧シフトの
時間経過による変化を示すグラフである。

【図３】線量率とシールド厚さとの関係を示すグラフで
ある。

【図４】本発明の他の実施例を示す概略断面図である。

【図５】図４に示す実施例における閾値電圧シフトの時
間変化を示すグラフである。

【図６】図４の実施例を人工衛星に搭載した場合の概略
構成を示す断面図である。

【図７］　ｎチャネルＦＥＴとｐチャネルＦＥＴのトレ
イン電流とゲート・ソース間電圧の関係を示すグラフで
ある。 【符号の説明】 １・・・線量率０．ＩＧｙ／ｈのときの閾値電圧シフト
曲線、２・・・線量率０．０ＩＧｙ／ｈのときの閾値電
圧シフト曲線、３・・・本発明の一実施例の閾値電圧シ
フト曲線、４．１１・・・電子回路、５・・・固定遮蔽
体、６・・・可動遮蔽体、７，１３・・・制御回路、８
，１４・・・制御線、９・・・駆動装置、１０・・・遮
蔽体、１２・・・温度センサ、１５・・・加熱・冷却器
、１６・・・線量率０．０１Ｇｙ／ｈのときの常温での
閾値電圧シフト曲線、１７・・・線量率０．０ＩＧｙ／
ｈのときで１６より低温での閾値電圧シフト曲線、１８
・・・線量率０．０１Ｇｙ／ｈのときで１７より低温で
の閾値電圧シフト曲線、１９・・・線量率０．０ＩＧｙ
／ｈのときで１８より低温での閾値電圧シフト曲線、２
０，２１゜２２・・・架台、２３・・・筐体、２４・・
・ｎチャネルＦＥＴの照射前のトレイン電流曲線、２５
・・・ｐチャネルＦＥＴの照射前のトレイン電流曲線。

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体素子の界面準位の放射線に起因する
   閾値電圧の正方向への変動を補正するために、前記半導
   体素子の固定正電荷量を制御する手段を有することを特
   徴とする電子回路の耐放射線保護装置。
2. 【請求項２】半導体素子の界面準位の放射線に起因する
   閾値電圧の正方向への変動を抑制するために、前記半導
   体素子の固定正電荷量を制御する手段を有することを特
   徴とする電子回路の耐放射線保護装置。
3. 【請求項３】前記制御手段が放射線線量率を制御する手
   段であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子
   回路の耐放射線保護装置。
4. 【請求項４】前記線量率制御手段が半導体素子を放射線
   から遮蔽する遮蔽体の厚さを制御する手段であることを
   特徴とする請求項１又は２に記載の電子回路の耐放射線
   保護装置。
5. 【請求項５】前記線量率制御手段が前記半導体素子と放
   射線源との距離を制御する手段であることを特徴とする
   請求項１又は２に記載の電子回路の耐放射線保護装置。
6. 【請求項６】前記制御手段が前記半導体素子の温度を下
   げるように制御する手段であることを特徴とする請求項
   １又は２に記載の電子回路の耐放射線保護装置。
7. 【請求項７】前記制御手段が放射線線量率を制御しかつ
   前記半導体素子の温度を下げるように制御する手段であ
   ることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子回路の
   耐放射線保護装置。
8. 【請求項８】半導体素子の界面準位の放射線に起因する
   閾値電圧変動を補正するために、前記半導体素子に照射
   する放射線線量率を制御して、前記半導体素子の固定正
   電荷量を制御する手段を有することを特徴とする電子回
   路の耐放射線保護装置。
9. 【請求項９】半導体素子の界面準位の放射線に起因する
   閾値電圧変動を補正するために、前記半導体素子の温度
   を下げるように制御して、前記半導体素子の固定正電荷
   量を制御する手段を有することを特徴とする電子回路の
   耐放射線保護装置。
10. 【請求項１０】半導体素子の界面準位の放射線に起因す
    る閾値電圧変動を補正するために、前記半導体素子に照
    射する放射線線量率を制御し、かつ前記半導体素子の温
    度を下げるように制御して、前記半導体素子の固定正電
    荷量を制御する手段を有することを特徴とする電子回路
    の耐放射線保護装置。
11. 【請求項１１】半導体素子の界面準位の放射線に起因し
    て閾値電圧が正方向に変動して所定の許容範囲に達した
    ことを検知する手段と、該許容範囲に達したとき前記半
    導体素子の固定正電荷量を制御して前記閾値電圧を負方
    向に移動せしめ前記許容範囲内に戻す手段とを有するこ
    とを特徴とする電子回路の耐放射線保護装置。
12. 【請求項１２】前記固定正電荷量制御手段が前記半導体
    素子を放射線から遮蔽する遮蔽体の厚さを減少する方向
    に制御する手段であることを特徴とする請求項１１に記
    載の電子回路の耐放射線保護装置。
13. 【請求項１３】放射線に起因する半導体素子の固定正電
    荷量の発生、あるいは放射線に起因して発生した半導体
    素子の固定正電荷量の減少を抑制する手段を有すること
    を特徴とする電子回路の耐放射線保護装置。
14. 【請求項１４】半導体素子の界面準位の放射線に起因す
    る閾値電圧正方向への変動を補正するために、前記半導
    体素子の固定正電荷量を制御するステップを有すること
    を特徴とする電子回路の耐放射線保護方法。
15. 【請求項１５】半導体素子の界面準位の放射線に起因す
    る閾値電圧正方向への変動を抑制するために、前記半導
    体素子の固定正電荷量を制御するステップを有すること
    を特徴とする電子回路の耐放射線保護方法。
16. 【請求項１６】前記制御ステップが放射線線量率を制御
    するステップであることを特徴とする請求項１４又は１
    ５に記載の電子回路の耐放射線保護方法。
17. 【請求項１７】前記線量率制御ステップが前記半導体素
    子を放射線から遮蔽する遮蔽体の厚さを制御するステッ
    プであることを特徴とする請求項１６に記載の電子回路
    の耐放射線保護方法。
18. 【請求項１８】前記線量率制御ステップが前記半導体素
    子と放射線源との距離を制御するステップであることを
    特徴とする請求項１６に記載の電子回路の耐放射線保護
    方法。
19. 【請求項１９】前記制御ステップが、前記半導体素子の
    温度を下げるように制御するステップであることを特徴
    とする請求項１４又は１５に記載の電子回路の耐放射線
    保護方法。
20. 【請求項２０】前記制御ステップが放射線線量率を制御
    しかつ前記半導体素子の温度を下げるように制御するス
    テップであることを特徴とする請求項１４又は１５に記
    載の電子回路の耐放射線保護方法。
21. 【請求項２１】半導体素子の界面準位の放射線に起因す
    る閾値電圧変動を補正するために、前記半導体素子に照
    射する放射線線量率を制御して、前記半導体素子の固定
    正電荷量を制御するステップを有することを特徴とする
    電子回路の耐放射線保護方法。
22. 【請求項２２】半導体素子の界面準位の放射線に起因す
    る閾値電圧変動を補正するために、前記半導体素子の温
    度を下げる様に制御して、前記半導体素子の固定正電荷
    量を制御するステップを有することを特徴とする電子回
    路の耐放射線保護方法。
23. 【請求項２３】半導体素子の界面準位の放射線に起因す
    る閾値電圧変動を補正するために、前記半導体素子に照
    射する放射線線量率を制御し、かつ前記半導体素子の温
    度を下げるように制御して、前記半導体素子の固定正電
    荷量を制御するステップを有することを特徴とする電子
    回路の耐放射線保護方法。
24. 【請求項２４】半導体素子の界面準位の放射線に起因す
    る閾値電圧が正方向に変動して所定の許容範囲に達した
    ことを検知するステップと、該許容範囲に達した時前記
    半導体素子の固定正電荷量を制御して前記閾値電圧を負
    方向に移動せしめ前記許容範囲内に戻すステップとを有
    することを特徴とする電子回路の耐放射線保護方法。
25. 【請求項２５】前記固定正電荷量制御ステップが前記半
    導体素子を放射線から遮蔽する遮蔽体の厚さを減少する
    方向に制御するステップであることを特徴とする請求項
    ２３に記載の電子回路の耐放射線保護方法。
26. 【請求項２６】半導体素子の界面準位の放射線に起因す
    る閾値電圧変動を補正するために、前記半導体素子を冷
    却して、前記半導体素子の固定正電荷量を制御する手段
    を有する電子回路と、前記冷却の冷却源を人工衛星の筐
    体とすることを特徴とする人工衛星。
27. 【請求項２７】請求項１．　２．　８．　９．　１０．
    　１１又は１３に記載の電子回路の耐放射線保護装置を
    有する人工衛星。