DB31 T 1648-2025 元器件抗辐射性能评估指南.pdf

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1、 ICS 49.020 CCS V20/29 31 上海市地方标准 DB 31/T 16482025 元器件抗辐射性能评估指南 Guideline for anti-radiation capacity assessment of components 2025-12-23 发布 2026-04-01 实施 上海市市场监督管理局 发 布 DB 31/T 16482025 I 目次 前言.1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 元器件抗辐射性能评估.1 元器件选用.1 电子元器件辐射敏感性分析.2 基于数据的抗辐射性能分析.2 抗辐射性能评估试验.3 5 试验结果应用.3

2、6 抗辐射加固设计.3 抗电离总剂量效应加固设计.3 抗单粒子效应加固设计.3 抗位移效应加固设计.4 附录 A（资料性）元器件空间辐射效应敏感性分类.5 附录 B（资料性）元器件抗辐射性能评估地面模拟试验装置.7 参考文献.8 DB 31/T 16482025 II 前言 本文件按照GB/T 1.12020 标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由上海市经济和信息化委员会提出并组织实施。本文件由上海市航天工业标准化技术委员会归口。本文件起草单位：上海航天技术基础研究所、上海电机学院。本文

3、件主要起草人：马林东、刘元、琚安安、汪波、秦林生、孔泽斌、祝伟明、王昆黍、黄超、刘伟亮。DB 31/T 16482025 1 元器件抗辐射性能评估指南 1 范围 本文件规定了空间飞行器用元器件抗辐射性能评估的元器件选用、分析、试验，以及试验结果应用和抗辐射加固设计。本文件适用于空间飞行器用电子元器件的抗辐射性能评估。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GJB 128A1997 半导体分立器件试验方法 GJB 548C2021 微

4、电子器件试验方法和程序 GJB 762.11989 半导体器件辐射加固试验方法 中子辐照试验 GJB 72422011 单粒子效应试验方法和程序 GJB 81182013 军用电子元器件分类与代码 QJ 10004A2018 宇航用半导体器件总剂量辐照试验方法 QJ 10005A2018 宇航用半导体器件重离子单粒子效应试验指南 QJ 200092012 宇航用光电器件位移损伤试验方法 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。电离总剂量效应 total ionizing dose effect 因辐射与物质相互作用产生电子-空穴对，导致辐射损伤的现象。来源：QJ 10004A2018，3.

5、1 单粒子效应 single-event effect 单个高能粒子作用于器件所引发的翻转、锁定、烧毁、栅穿等现象。来源：GJB 72422011，3.1 位移损伤效应 displacement damage effect 粒子在材料中通过弹性或非弹性碰撞导致材料晶格结构损伤导致的辐射损伤现象。4 元器件抗辐射性能评估 元器件选用 DB 31/T 16482025 2 选择有加固指标的元器件或在其它宇航型号上有应用经历的元器件，在无法确定元器件抗辐射指标的情况下，选择有故障分析服务的器件或者内部结构已知的器件。电子元器件辐射敏感性分析 常见的电容器、电阻器、电连接器、滤波器、微波元件、低频电线

6、电缆等无源元器件一般可以认为对空间辐射效应免疫，可以直接选用。常见的半导体集成电路、半导体分立器件、光电子器件等器件及射频线缆属于空间辐射效应敏感元器件，辐射效应敏感类型见附录A。基于数据的抗辐射性能分析 4.3.1 基于飞行经历的抗辐射性能分析 若元器件无飞行经历，且无明确抗辐射指标，可以按照表1中现行标准开展辐照试验以确定其抗辐射性能。表1 国内现行有效的元器件辐照试验方法 空间辐射效应类型 现行有效的试验方法标准和指南 电离总剂量效应 GJB 128A1997 方法1019 GJB 548C2021 方法1019.2 QJ 10004A2018 单粒子效应 GJB 72422011 QJ

7、 10005A2018 位移损伤效应 GJB 762.11989 QJ 200092012 若元器件有飞行经历，与当前宇航型号抗辐射指标进行比较，判断是否需要进行试验。4.3.2 基于辐射效应数据的抗辐射性能分析 4.3.2.1 电离总剂量效应数据分析 电离总剂量效应数据进行分析重点考虑以下因素：a）元器件批次比对；b）元器件不同批次的版图和工艺比对；c）元器件能够达到的抗辐射指标；d）元器件采用的辐照偏置条件宜与宇航型号实际应用线路相同或类似，或采用最劣偏置条件；e）元器件的测量参数项目宜包含宇航型号关注的关键性能，且建议覆盖实际应用产生的全部工况数据；f）元器件宜区分功能失效与参数失效。4

8、3.2.2 单粒子效应数据分析 单粒子效应数据进行分析时重点考虑以下因素：a）元器件批次比对；b）元器件不同批次的版图和工艺比对；DB 31/T 16482025 3 c）元器件能够达到的抗辐射性能；d）元器件单粒子效应类型；e）元器件试验所用粒子的能量、线性能量传递（LET）值、射程等；f）元器件采用的辐照偏置条件宜与宇航型号实际应用线路相同或类似，或采用最劣偏置。4.3.2.3 位移损伤效应数据分析 位移损伤效应数据进行分析重点考虑以下因素：a）元器件批次比对；b）元器件不同批次的版图和工艺比对；c）元器件能够达到的抗辐射性能。4.3.2.4 重新进行试验确定 综合 4.3.2.14.3

9、2.3 中各因素判断拟选用的元器件的抗辐射性能是否满足宇航型号选用需求，若满足，则直接选用，若不满足，则重新进行试验以评估抗辐射性能。抗辐射性能评估试验 4.4.1 方案制定 进行抗辐射性能评估试验前，宜根据现行有效的试验方法标准、指南以及抗辐射加固设计要求，制定抗辐射性能评估试验方案。国内元器件抗辐射性能评估地面模拟试验装置可见附录B。4.4.2 试验实施 实施过程中，按照试验方案，实时记录试验前后与实验过程中参数变化，包括设备参数和元器件测试参数。记录试验过程中可能出现的异常、处理方式和处理结果。4.4.3 报告出具 根据试验过程记录，对数据和结果进行分析，出具试验报告，报告中给出试验结

10、论，明确受试元器件的抗辐射性能指标。5 试验结果应用 将受试元器件的抗辐射性能评估结果与宇航型号的抗辐射指标要求进行比较：a）若抗辐射性能满足当前宇航型号的抗辐射加固指标要求，则结束评估试验；b）若抗辐射性能不满足当前宇航型号的抗辐射指标要求，则进行加固，或重新选择元器件。对新选择的元器件宜按4.14.4步骤重新评估抗辐射性能。6 抗辐射加固设计 抗电离总剂量效应加固设计 当拟选用元器件抗电离总剂量效应性能无法满足宇航型号抗辐射指标要求时，考虑增加外壳的屏蔽厚度，以此降低拟选用元器件接收到的总剂量。抗单粒子效应加固设计 DB 31/T 16482025 4 当拟选用元器件抗单粒子效应性能无法满

11、足宇航型号抗辐射指标要求时，需要针对以下单粒子效应问题进行加固设计：a）考虑采取错误检测和校正（EDAC）或三模冗余缓解器件发生单粒子翻转（SEU）时在电路级、系统级的故障概率；b）考虑根据系统需要开展降额设计，解决功率器件单粒子烧毁（SEB）问题；c）考虑增加限流保护电阻或电路，防止器件发生单粒子闩锁（SEL）时，由于过流烧毁。抗位移效应加固设计 当拟选用元器件抗位移效应性能无法满足宇航型号抗辐射指标要求时，考虑增加外壳的屏蔽厚度，以此降低拟选用元器件接收到的位移剂量；对于光电子器件可以考虑降低使用过程中的温度，以实现抑制位移效应对元器件参数的影响。DB 31/T 16482025 5 A

12、附录A （资料性）元器件空间辐射效应敏感性分类 常见的宇航用集成电路、半导体分立器件、光电子器件各自敏感的空间辐射效应见表A.1，分类代码来源于GJB 81182013 6.2。表A.1 常见元器件空间辐射效应种类表 分类代码 类目名称 辐射效应类型 5905 电阻器 不敏感 5910 电容器 不敏感 5935 电连接器 不敏感 5945 继电器 一 594501 电磁继电器 不敏感 594502 固体继电器 电离总剂量效应、单粒子效应 5950 线圈、变压器和磁性元件 不敏感 5955 振荡器和压电晶体 不敏感 5960 电子管和附件（真空电子器件）不敏感 5961 半导体分立器件和附件 一

13、 596101 二极管 不敏感 596102 晶体管 一 5961020101 双极型品体管 电离总剂量效应 5961020102 场效应晶体管 一 596102010201 结型栅场效应晶体管 不敏感 596102010202 绝缘栅场效应晶体管 电离总剂量效应、单粒子效应 5961020103 绝缘栅双极型晶体管 电离总剂量效应、单粒子效应 596201 半导体集成电路 一 59620101 模拟集成电路 一 5962010101 放大器 电离总剂量效应 5962010102 有源滤波器 电离总剂量效应 5962010103 非线性电路 电离总剂量效应 59620102 数字集成电路 一

14、5962010201 通用数字电路 电离总剂量效应、单粒子效应 5962010202 微处理器（MPU）电离总剂量效应、单粒子效应 5962010203 存储器 电离总剂量效应、单粒子效应 5962010204 可编程逻辑器件 电离总剂量效应、单粒子效应 59620103 接口电路 电离总剂量效应、单粒子效应 59620104 射频电路 电离总剂量效应、单粒子效应 59620105 专用集成电路（ASIC）电离总剂量效应、单粒子效应 59620106 霍尔电路 电离总剂量效应、单粒子效应 DB 31/T 16482025 6 表A.1 常见元器件空间辐射效应种类表（续）分类代码 类目名称 辐射

15、效应类型 59620107 片上系统（SOC）电离总剂量效应、单粒子效应 596202 混合集成电路 一 59620201 电源变换器 电离总剂量效应、单粒子效应 59620202 放大器 电离总剂量效应 59620203 有源滤波器 电离总剂量效应 59620204 接口电路 电离总剂量效应、单粒子效应 59620205 非线性电路 电离总剂量效应 596203 多芯片组件（MCM）电离总剂量效应、单粒子效应 596204 系统封装（SiP）集成电路 电离总剂量效应、单粒子效应 596205 三维集成电路 电离总剂量效应、单粒子效应 5980 光电子器件 一 598001 光发射器件 电离总

16、剂量效应、单粒子效应、位移效应 598002 光电探测器件 电离总剂量效应、位移效应 598003 光电耦合器件 电离总剂量效应、位移效应 598004 电荷耦合成像器件 电离总剂量效应、位移效应 598008 激光器 位移效应 5995 通信设备电缆、软线和电线组件 一 599501 低频电线电缆 不敏感 599502 射频电缆 电离总剂量效应 5998 电气电子组件、板和卡 一 6010 光纤 电离总剂量效应、位移效应 6030 光纤装置及器件 电离总剂量效应、位移效应 6032 光纤用光源和图像探测器 电离总剂量效应、位移效应 6035 光传输和图像传输器件 电离总剂量效应、位移效应 6

17、117 太阳能电力系统 一 611701 太阳能电池 位移效应 DB 31/T 16482025 7 A A 附录B （资料性）元器件抗辐射性能评估地面模拟试验装置 表B.1、B.2、B.3分别给出了用于评估元器件抗辐射性能的电离总剂量效应、单粒子效应和位移效应国内常用试验装置。表 B.1 电离总剂量效应试验装置 单位 辐射源类型 剂量率（Gy(Si)/s）中国科学院新疆理化技术研究所 钴60辐射源 110-2 5；210-6 110-2 西北核技术研究院 钴60辐射源 110-5 1 表 B.2 单粒子效应试验装置 单位 装置名称 LET值（Si 中）MeV/(mg/cm2)特点 中国科学院

18、兰州近代物理研究所 兰州重离子加速器 0.1 99.8 大气环境 哈尔滨工业大学 空间环境地面模拟装置 0.4 99 大气环境 中国原子能科学研究院 HI-13 串列加速器 0.02 65.6 真空环境 表 B.3 位移效应试验装置 单位 加速器 最高能量（MeV）特点 北京大学物理学院 串列加速器 10 真空环境，能量连续可调 中国原子能研究院 HI-13 串列加速器 26 真空环境，能量连续可调 中国科学院国家空间科学中心 串列加速器 50 大气及真空环境，能量连续可调 中国科学院新疆理化技术研究所 直线及同步环加速器 60 大气及真空环境，能量连续可调 中国原子能研究院 强流质子回旋加速

19、器 100 大气环境，能量连续可调 西北核技术研究院 同步加速器 200 大气环境，能量连续可调 哈尔滨工业大学 空间环境地面模拟装置 300 大气环境，能量连续可调 西北核技术研究院 铀氢锆脉冲反应堆 一 中子/比约为 6.91011 cm-2Gy-1 中国工程物理研究院 902 所 CFBR-脉冲反应堆 一 中子/比约为 1.251012 cm-2Gy-1 DB 31/T 16482025 8 参考文献 1 GB 18871 电离辐射防护与辐射源安全基本标准 2 GJB 1649 电子产品防静电放电控制大纲 3 GJB 2712 测量设备的质量保证要求 计量确认体系 4 MIL-STD-883 1019 Ionizing radiation(total dose)test procedure 5 MIL-STD-750 1019 Flow diagram for Ionizing radiation test procedure 6 MIL-STD-750 1080 Single-event burnout and single event gate rupture