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：輻射敏感電流源單元，所述輻射敏感電流源單元包含至少一個輻射敏感PMOS管，用于感測待測輻射，從而產(chǎn)生隨輻射量變化的參考電流；電流鏡單元，用于復制輻射敏感電流源單元產(chǎn)生的參考電流；電壓輸出單元，用于將電流鏡單元輸出的電流放大，并轉換為電壓輸出，從該電壓反映待測輻射。本發(fā)明通過采用電流鏡復制由輻射敏感PMOS管所產(chǎn)生的電流，并轉換為電壓放大輸出，實現(xiàn)了將輻射引起的微小的閾值電壓變化轉變成較大的輸出電壓變化，使得對輻射總劑量的檢測變得簡便易行。
【專利說明】輻射探測電路

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導體【技術領域】，尤其涉及一種新型PMOS總劑量輻射探測電路。

【背景技術】
[0002] 在太空中，很多電子設備都會暴露在一定的輻射環(huán)境下。為了保證這些電子設備 的可靠性，對總劑量輻射的檢測很有必要。因為一旦輻射總劑量超過某一額度，就會導致電 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。通過標定閾值 電壓漂移量與輻照劑量的關系，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向漂移，因此 大部分的總劑量輻射探測電路都選擇采用PMOS場效應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)生的變化設計出電路，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)有技術的探測電路示意圖，該讀出 電路由四個主要的模塊構成，能夠將模擬信號轉化為數(shù)字信號輸出。因此這個探測電路為 了滿足某些數(shù)字自動化系統(tǒng)而過于復雜。


【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明旨在提出一種能應用在實驗室中、較為簡單的輻射監(jiān)測電路。
[0006] 本發(fā)明提供了一種輻射探測電路，包括：輻射敏感電流源單元，所述輻射敏感電流 源單元包含至少一個輻射敏感PMOS管，用于感測待測輻射，從而產(chǎn)生隨輻射量變化的參考 電流；電流鏡單元，用于復制輻射敏感電流源單元產(chǎn)生的參考電流；電壓輸出單元，用于將 電流鏡單元輸出的電流放大，并轉換為電壓輸出，從該電壓反映待測輻射。
[0007] 本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在一般的應用中，并不需要AD轉換。因此，本發(fā)明不用AD 轉換而用一種模擬的方式，通過采用電流鏡復制由輻射敏感PMOS管所產(chǎn)生的電流，并轉換 為電壓放大輸出，實現(xiàn)了將輻射引起的微小的閾值電壓變化轉變成較大的輸出電壓變化， 使得對輻射總劑量的檢測變得簡便易行，減小了電路復雜度，克服了本領域電子器件的輻 射探測電路必須用AD轉換的技術偏見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它 特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯。
[0009] 圖1為現(xiàn)有技術的PMOS總劑量輻探測電路示意圖；
[0010] 圖2根據(jù)本發(fā)明的實施例的PMOS總劑量輻射探測電路的結構圖。

【具體實施方式】
[0011] 下面詳細描述本發(fā)明的實施例。
[0012] 所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類 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施例或 例子用來實現(xiàn)本發(fā)明的不同結構。為了簡化本發(fā)明的公開，下文中對特定例子的部件和設 置進行描述。當然，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 例子中重復參考數(shù)字和/或字母。這種重復是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討 論各種實施例和/或設置之間的關系。此外，本發(fā)明提供了的各種特定的器件和結構的例 子，但是本領域普通技術人員可以意識到其他器件的可應用于性和/或其他結構的使用。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種PMOS總劑量輻射探測電路。下面，將通過本 發(fā)明的一個實施例對圖2所示的PMOS總劑量輻射探測電路進行具體描述。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：
[0014] 輻射敏感電流源單元、電流鏡單元和電壓輸出單元，當所述輻射探測電路受到輻 射后，輻射敏感電流源單元輸出的參考電流發(fā)生變化，電流鏡單元將此變化的參考電流復 制，并輸出給電壓輸出單兀，電壓輸出單兀放大此參考電流并轉換為電壓輸出，下面分別對 這三部分結構進行具體介紹。
[0015] 輻射敏感電流源單元，所述輻射敏感電流源單元包含至少一個輻射敏感PMOS管 201 (Radiation Sensitive PM0S1)，用于產(chǎn)生隨輻射劑量變化的參考電流Iref。所述輻射敏 感PMOS管在受到輻射后會產(chǎn)生氧化物陷阱與界面陷阱電荷，這就會使得其閾值電壓發(fā)生 負向漂移，根據(jù)PMOS晶體管飽和區(qū)的電流公式：

【權利要求】
1. 一種福射探測電路，包括： 輻射敏感電流源單元，所述輻射敏感電流源單元包含至少一個輻射敏感PMOS管 (201)，用于感測待測輻射，從而產(chǎn)生隨輻射量變化的參考電流（IMf); 電流鏡單元，用于復制輻射敏感電流源單元產(chǎn)生的參考電流（IMf); 電壓輸出單兀，用于將電流鏡單兀輸出的電流放大，并轉換為電壓輸出，從該電壓反映 待測福射。
2. 根據(jù)權利要求1所述的輻射探測電路，其中，所述輻射敏感電流源單元包括： 恒定電壓源（VI)，所述恒定電壓源（VI)的正、負兩極分別接電壓輸入端（VDD)和參考 電流端（IMf); 輻射敏感PMOS管（201)，所述輻射敏感PMOS管的源極和柵極分別接在恒定電壓源 (VI)的正、負兩極，漏極與柵極短接。
3. 根據(jù)權利要求1所述的輻射探測電路，其中，所述電流鏡單元包括： 第一晶體管（Ml)和第二晶體管（M2)，其中 所述第一晶體管（Ml)的漏極和柵極短接，并與參考電流端（IMf)和第二晶體管（M2)的 柵極相接，源極接地； 所述第二晶體管（M2)的柵極與第一晶體管（Ml)的柵極相接，源極接地，漏極作為電流 鏡單兀的輸出立而。
4. 根據(jù)權利要求1所述的輻射探測電路，其中，所述電壓輸出單元包括： 第三晶體管（M3)、第四晶體管（M4)和輸出電阻（R)，其中 所述第三晶體管（M3)的漏極和柵極短接，并與所述第二晶體管（M2)的漏極和第四晶 體管（M4)的柵極相接，源極接電壓輸入端（VDD); 所述第四晶體管（M4)的源極接電壓輸入端（VDD)，漏極與輸出電阻（R)串聯(lián)； 所述輸出電阻（R)的不與第四晶體管（M4)的漏極連接的一端接地，與第四晶體管（M4) 的漏極連接的一端作為輻射探測電路的輸出。
5. 根據(jù)權利要求3所述的輻射探測電路，其中： 所述第一晶體管（Ml)和第二晶體管（M2)為NM0S管。
6. 根據(jù)權利要求5所述的輻射探測電路，其中： 所述第二晶體管（M2)的寬長比是第一晶體管（Ml)的寬長比的十倍。
7. 根據(jù)權利要求4所述的輻射探測電路，其中： 所述第三晶體管（M3)和第四晶體管（M4)為PMOS管。
8. 根據(jù)權利要求7所述的輻射探測電路，其中： 所述第四晶體管（M4)的寬長比是第三晶體管（M3)的寬長比的十倍。
9. 根據(jù)權利要求1所述的輻射探測電路，其中，所述輻射敏感PMOS管工作在飽和區(qū)。
【文檔編號】G01T1/02GK104391315SQ201410645500
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月10日 優(yōu)先權日: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:中國科學院微電子研究所