우주용 A/D 변환기의 누적방사선량 영향 분석에 관한 연구

Abstract

본 논문에서는 우주방사선에 의한 전자회로의 영향을 살펴보았다. 우주방사선 중에서도 Total Dose에 의한 degrade를 살펴보았으며, target회로는 SAR type의 6B ADC를 잡았다. ADC는 Dummy Gate Assisted MOSFET과 Conventional MOSFET으로 각각 설계되었으며, 방사선 조사전 특성은 유사한 값을 가졌다. 방사선 조사는 정읍 원자력연구원에 있는 Co-60 source를 이용한 Gamma-Ray를 사용하였으며 Dose Rate는 100Krad/h로 3시간 조사하여 Total Dose가 300Krad가 되게끔 실험을 진행하였다. 방사선 조사후에는 DGA MOSFET은 정상적인 VG-ID 특성을 갖는 것을 확인하였고, Conventional MOSFET은 큰 Leakage Current가 발생하였음을 확인하였다. 이와 마찬가지로 DGA MOSFET으로 설계된 ADC 경우는 parametric degrade가 일어났지만 정상적인 동작은 하고 있었고, Conventional MOSFET의 ADC는 정상적인 동작을 하지 못하였다. DGA MOSFET이 정상적으로 동작하지만 ADC에서 parametric degrade가 일어난 이유는 CDAC을 이루는 PIP Capacitor에 Charge가 Trapping되어 발생한 것으로 보여지며 이를 해결할 수 있는 Capacitor를 사용하거나 PIP 발생한 Trapped Charge에 무관하게 잘 동작하도록 ADC를 설계하는 것이 필요하다.