輻射探測電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種輻射探測電路，包括：第一輻射敏感PMOS晶體管、第二輻射敏感PMOS晶體管、第一電流源、第二電流源和差分放大器，其中，第一輻射敏感PMOS晶體管、第二輻射敏感PMOS晶體管均用于感測待測輻射；第一電流源和第一輻射敏感PMOS晶體管串聯(lián)形成第一支路；第二電流源和第二輻射敏感PMOS晶體管串聯(lián)形成第二支路；第一支路和第二支路并聯(lián)，且從第一輻射敏感PMOS晶體管、第二輻射敏感PMOS晶體管分別引出的第一支路輸出端、第二支路輸出端接到差分放大器的兩個(gè)輸入端，差分放大器的輸出反映出待測輻射的大小。本發(fā)明提供了一種輻射探測電路，它結(jié)構(gòu)簡單，并減輕環(huán)境噪聲的影響。
【專利說明】輻射探測電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種新型PMOS總劑量輻射探測電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 在太空中，很多電子設(shè)備都會(huì)暴露在一定的輻射環(huán)境下。為了保證這些電子設(shè)備 的可靠性，對總劑量輻射的檢測很有必要。因?yàn)橐坏┹椛淇倓┝砍^某一額度，就會(huì)導(dǎo)致電 子系統(tǒng)的失效。
[0003] PMOS總劑量輻射探測器主要包括由特定工藝制成的輻射敏感場效應(yīng)晶體管。由于 輻射后產(chǎn)生的氧化物陷阱與界面陷阱電荷使得MOSFET閾值電壓發(fā)生漂移。通過標(biāo)定閾值 電壓漂移量與輻照劑量的關(guān)系，測出閾值電壓漂移量得到輻射劑量的大小。一般說來，NMOS 輻射后，氧化物陷阱電荷使其閾值電壓發(fā)生負(fù)向漂移，但是界面電荷使其閾值電壓發(fā)生正 向漂移；PMOS輻射后產(chǎn)生的氧化物陷阱電荷和界面電荷都使得其閾值電壓負(fù)向漂移，因此 大部分的總劑量輻射探測電路一般采用PMOS場效應(yīng)晶體管作為總劑量輻射探測器。
[0004] 由上述原理可知，可以根據(jù)pMOS晶體管閾值電壓產(chǎn)生的變化設(shè)計(jì)出電路，使之能 夠反映出所受總劑量輻射環(huán)境的大小。如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)的探測電路示意圖，該讀出 電路由四個(gè)主要的模塊構(gòu)成，能夠?qū)⒛M信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號輸出。因此這個(gè)探測電路為 了滿足某些數(shù)字自動(dòng)化系統(tǒng)而過于復(fù)雜。但是在一般的應(yīng)用中，并不需要AD轉(zhuǎn)換。
[0005] 因此，希望提出一種能應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)室中，較為簡單的pMOS總劑量輻射監(jiān)測電路。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明旨在提供一種輻射探測電路，它結(jié)構(gòu)簡單，并減輕環(huán)境噪聲的影響。
[0007] 本發(fā)明提供了一種輻射探測電路，包括：第一輻射敏感PMOS晶體管、第二輻射敏 感PMOS晶體管、第一電流源、第二電流源和差分放大器，其中，第一輻射敏感PMOS晶體管、 第二輻射敏感PMOS晶體管均用于感測待測輻射；第一電流源和第一輻射敏感PMOS晶體管 串聯(lián)形成第一支路；第二電流源和第二輻射敏感PMOS晶體管串聯(lián)形成第二支路；第一支路 和第二支路并聯(lián)，且從第一輻射敏感PMOS晶體管、第二輻射敏感PMOS晶體管分別引出的第 一支路輸出端、第二支路輸出端接到差分放大器的兩個(gè)輸入端，差分放大器的輸出反映出 待測輻射的大小。
[0008] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：通過使用恒定電流 源將由輻射敏感PMOS管所產(chǎn)生的電流，轉(zhuǎn)換為源漏兩端電位的變化，作為差分放大電路的 差分輸入，實(shí)現(xiàn)了將輻射引起的單向且微小的閾值電壓變化轉(zhuǎn)變成較大雙向變化的電壓， 使得對輻射總劑量的檢測變得簡便易行，用簡單的結(jié)構(gòu)達(dá)到了探測輻射的目的，同時(shí)，利用 差分放大器減輕了環(huán)境噪聲的影響。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它 特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯。
[0010] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)的PMOS總劑量輻探測電路示意圖；
[0011] 圖2根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的PMOS總劑量輻射探測電路的結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0013] 所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類 似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅 用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。下文的公開提供了許多不同的實(shí)施例或 例子用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡化本發(fā)明的公開，下文中對特定例子的部件和設(shè) 置進(jìn)行描述。當(dāng)然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同 例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討 論各種實(shí)施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此外，本發(fā)明提供了的各種特定的器件和結(jié)構(gòu)的例 子，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識到其他器件的可應(yīng)用于性和/或其他結(jié)構(gòu)的使用。
[0014] 本發(fā)明提供了一種PMOS總劑量輻射探測電路。下面，將通過本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例 對圖2所示的PMOS總劑量輻射探測電路進(jìn)行具體描述。如圖2所示，本發(fā)明所提供的PMOS 總劑量輻射探測電路包括以下結(jié)構(gòu)：
[0015] 第一輻射敏感PMOS晶體管Ml、第二輻射敏感PMOS晶體管M2、第一電流源CSl、第 二電流源CS2和差分放大器0P，其中，第一電流源CSl和第一輻射敏感PMOS晶體管Ml串聯(lián) 形成第一支路，用于將由探測待測輻射的第一輻射敏感PMOS晶體管Ml得到的閾值電壓變 化轉(zhuǎn)變成第一柵源電壓Vgsl的變化；第二電流源CS2和與第一輻射敏感PMOS晶體管Ml探測 同一輻射的第二輻射敏感PMOS晶體管M2串聯(lián)形成第二支路，用于將由第二輻射敏感PMOS 晶體管M2得到的閾值電壓變化轉(zhuǎn)變成第二柵源電壓Vgs2的變化；第一支路和第二支路的輸 出端，即第一輻射敏感PMOS晶體管Ml的源極、第二輻射敏感PMOS晶體管M2的柵極，分別 反映了待測輻射的大小。但由于它們易受環(huán)境噪聲等影響，準(zhǔn)確率低，因此將它們連入差分 放大器OP的兩個(gè)輸入端，這樣差分放大器OP的輸出端就消除了環(huán)境噪聲的影響。
[0016] 所述第一支路的結(jié)構(gòu)為：第一電流源CSl的兩端分別與輸入電壓Vdd和第一輻射敏 感PMOS晶體管Ml的源極相連；第一輻射敏感PMOS晶體管Ml的源極與第一電流源的一端 相連，并接在差分放大器OP的負(fù)輸入端，漏極和柵極接在地上。
[0017] 當(dāng)所述PMOS總劑量輻射探測電路處于工作狀態(tài)時(shí)，所述輻射敏感PMOS管工作于 飽和區(qū)，其特征為在受到輻射后會(huì)產(chǎn)生氧化物陷阱與界面陷阱電荷，這就會(huì)使得其閾值電 壓發(fā)生負(fù)向漂移，因?yàn)镻MOS管閾值電壓本來為負(fù)值，輻射后閾值電壓變得更小，所以在輻 射的影響下其閾值電壓的絕對值會(huì)變大。根據(jù)PMOS晶體管飽和區(qū)的電流公式：
[0018]

【權(quán)利要求】
1. 一種福射探測電路，包括： 第一福射敏感PMOS晶體管（Ml)、第二福射敏感PMOS晶體管（M2)、第一電流源（CS1)、 第二電流源（CS2)和差分放大器（0P)，其中， 第一福射敏感PMOS晶體管（Ml)、第二福射敏感PMOS晶體管（M2)均用于感測待測福 射； 第一電流源（CS1)和第一福射敏感PMOS晶體管（Ml)串聯(lián)形成第一支路； 第二電流源（CS2)和第二福射敏感PMOS晶體管（M2)串聯(lián)形成第二支路； 第一支路和第二支路并聯(lián)，且從第一福射敏感PMOS晶體管（Ml)、第二福射敏感PMOS晶 體管（M2)分別引出的第一支路輸出端、第二支路輸出端接到差分放大器（0P)的兩個(gè)輸入 端，差分放大器（0P)的輸出反映出待測福射的大小。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的福射探測電路，其中： 第一電流源的兩端分別與輸入電壓（Vdd)和第一福射敏感PMOS晶體管（Ml)的源極相 連； 第一福射敏感PMOS晶體管（Ml)的源極接到差分放大器（0巧的負(fù)輸入端，漏極和柵極 接地。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的福射探測電路，其中： 第二電流源的兩端分別與地和第二福射敏感PMOS晶體管（M2)的漏極相連； 第二福射敏感PMOS晶體管（M2)的源極接到輸入電壓（Vdd)，柵極接到差分放大器（0P) 的正輸入端。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的福射探測電路，其中，所述第一福射敏感PMOS晶體管（Ml)、 第二福射敏感PMOS晶體管（M2)工作于飽和區(qū)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的福射探測電路，其中，所述第一福射敏感PMOS晶體管（Ml)、 第二福射敏感PMOS晶體管（M2)的配置相同。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的福射探測電路，其中，所述第一電流源（CS1)、第二電流源 (CS2)配置相同。
【文檔編號】G01T1/02GK104345329SQ201410643636
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年11月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月10日
【發(fā)明者】劉夢新, 劉鑫, 趙發(fā)展, 韓鄭生 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所