1
УДК 539.1.07
Установка измерения поглощенной дозы радиационного
излучения на основе транзисторных сенсоров
со структурой металл — диэлектрик — полупроводник
© В.В. Андреев, А.А. Столяров, И.В. Соловьев
Калужский филиал МГТУ им. Н. Э. Баумана, Калуга, 248000, Россия
Представлено описание установки измерения поглощенной дозы радиационного из-
лучения. Показана возможность использования полевых транзисторов со структу-
рой металл — диэлектрик — полупроводник в качестве компактных сенсоров радиа-
ции. Приведено описание метода определения поглощенной дозы с использованием
сдвига порогового напряжения в результате облучения. Рассмотрены методы по-
вышения температурной стабильности измеряемых характеристик.
Ключевые слова:
радиационное облучение, поглощенная доза, пороговое напряжение,
МДП-сенсор.
В современной микроэлектронике в качестве ключевых, усилитель-
ных элементов широкое применение нашли полевые транзисторы со
структурой металл — диэлектрик — полупроводник (МДП-транзисто-
ры). Кроме того, полевые транзисторы могут применяться в качестве
полупроводниковых накопительных датчиков радиационного облуче-
ния.
МДП-транзисторы обладают достаточно сильной чувствительно-
стью к облучению и могут использоваться как накопительные дози-
метры ионизирующего излучения [1–4]. Под действием радиации в
объеме диэлектрика и на границе раздела диэлектрик — полупровод-
ник проходят процессы ионизации. Радиоактивная частица генериру-
ет электронно-дырочные пары в объеме диэлектрика. В связи с
большей подвижностью, чем у дырок, электроны покидают диэлек-
трик через контакты. Дырки малоподвижны. Под действием внешне-
го электрического поля происходит процесс дрейфа дырок к затвору
или подложке (в зависимости от полярности приложенного напряже-
ния). На границе с полупроводником локализованы ловушки, спо-
собные захватывать дырки. Ловушки образуются из-за внутренних
структурных нарушений
диэлектрика и границы раздела с полупро-
водником. При этом изменяется зарядовое состояние диэлектрика,
приводящее к сдвигу порогового напряжения транзистора. При по-
ложительной полярности затвора в процессе облучения вблизи гра-
ницы раздела полупроводника — диэлектрика накапливается поло-
жительный заряд, что связано с захватом положительно заряженных
дырок на ловушках в диэлектрике и влияет на пороговое напряжение.
Многие виды радиационного излучения вызывают процессы ионизации
