探究国产NPN双极晶体管ELDRSA效应及其辐射损伤影响因素

探究国产NPN双极晶体管ELDRSA效应及其辐射损伤影响因素一、引言1.1研究背景与意义在现代电子技术迅猛发展的时代，电子元器件的身影已广泛融入核电站、卫星、航空航天、医疗器械等诸多关键领域。然而，这些应用场景往往伴随着大量的电磁辐射以及宇宙射线等强辐射环境，半导体材料与器件在这样的环境中极易遭受辐射损伤，进而引发器件失效。作为现代电子技术中最早出现且最为重要的器件之一，晶体管也难以幸免。晶体管在电子设备中扮演着至关重要的角色，其性能的稳定性直接关乎整个电子系统的可靠性。在辐射环境下，晶体管可能出现多种辐射效应，其中ELDRS（EnhancedLow-DoseRateSensitivity）效应，即低剂量率损伤增强效应，是高能粒子照射后晶体管性能退化的一种常见表现。当双极晶体管和集成电路处于低剂量率辐照条件时，其性能退化程度相较于高剂量率辐照时更为显著，这一现象在航天等对电子器件可靠性要求极高的领域中，成为了总电离剂量硬度保证测试的主要关注点之一。在过往的研究中，国内外针对普通SiNPN双极晶体管的ELDRS效应已展开了大量探索，积累了一定的研究成果。然而，针对国产NPN双极晶体管ELDRS效应及其辐射损伤影响因素的研究却存在明显不足。随着我国在航天、核能等领域的自主发展步伐不断加快，对国产电子元器件在辐射环境下的性能表现提出了更为迫切的需求。深入且系统地研究国产NPN双极晶体管的ELDRS效应及其辐射损伤影响因素，对于保障国产电子元器件在复杂辐射环境中的可靠应用，具有不可或缺的科学意义和实际应用价值。一方面，通过对国产NPN双极晶体管ELDRS效应及其辐射损伤影响因素的研究，可以揭示其在辐射环境下的性能退化规律，为相关领域的电子系统设计提供更为精准的理论依据，从而有效提升系统在辐射环境中的稳定性和可靠性，推动我国航天、核能等领域的进一步发展。另一方面，对于国内晶体管生产企业而言，这些研究成果能够为其产品的研发、生产以及质量控制提供有力的技术支持和指导，有助于企业提升产品的抗辐射性能，增强产品在市场中的竞争力，促进国内半导体产业的健康发展。1.2国内外研究现状在国外，自ELDRS效应被发现以来，科研人员对普通SiNPN双极晶体管展开了深入且全面的研究。早期，研究主要聚焦于ELDRS效应的现象观察与初步机理探索。例如，通过大量的实验观察，明确了双极晶体管在低剂量率辐照下增益退化更为明显的现象。随着研究的逐步深入，在微观层面，借助先进的微观分析技术，如高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）和深能级瞬态谱（DLTS）等，科研人员对ELDRS效应的物理机制有了更为深入的认识。研究发现，在低剂量率辐照条件下，由于电子-空穴对产生速率较低，空穴在氧化层中的迁移和被俘获过程发生变化，导致在硅-二氧化硅界面处形成更多的界面陷阱，进而引起晶体管增益的显著下降。在模拟与建模方面，国外也取得了重要进展。开发了多种基于物理机制的模型，如基于界面陷阱生成动力学的模型，能够较为准确地预测不同辐照条件下晶体管的性能变化，为电子系统的抗辐射设计提供了有力的理论支持。此外，在实际应用方面，针对航天等领域对电子器件可靠性的严苛要求，国外开展了大量的应用研究，通过对电子系统中双极晶体管的ELDRS效应进行评估和优化，有效提升了系统在辐射环境下的稳定性和可靠性。国内在普通SiNPN双极晶体管ELDRS效应的研究方面也取得了一定的成果。科研人员通过一系列实验，研究了不同工艺参数对晶体管ELDRS效应的影响，发现氧化层厚度、掺杂浓度等因素与ELDRS效应之间存在密切关系。例如，适当增加氧化层厚度可以在一定程度上抑制ELDRS效应，为器件的抗辐射设计提供了工艺优化方向。在加速评估技术研究领域，国内提出了变温辐照等创新方法，不仅能够在较短时间内较为准确地评估双极器件的ELDRS效应，还将评估时间从传统方法的数月大幅缩短至数小时，大大提高了评估效率，为电子器件的快速筛选和质量控制提供了高效手段。在理论研究方面，国内学者深入探讨了ELDRS效应的微观物理机制，通过与国外研究成果的对比和交流，不断完善对该效应的认识，为相关理论的发展做出了贡献。然而，针对国产NPN双极晶体管ELDRS效应及其辐射损伤影响因素的研究，目前仍存在诸多不足。在研究的系统性方面，缺乏从材料特性、器件结构到工艺参数等多维度的全面研究。国产NPN双极晶体管在材料的纯度、杂质分布以及晶体结构等方面可能与国外产品存在差异，这些差异对ELDRS效应的影响尚未得到充分研究。在器件结构方面，国产晶体管的设计特点，如发射极、基极和集电极的尺寸比例以及内部的电场分布等，如何影响ELDRS效应也有待深入探索。工艺参数方面，不同的制造工艺，如光刻、刻蚀、掺杂等工艺的精度和一致性，对ELDRS效应的作用机制尚未明确。在实验研究方面，缺乏大量的实验数据积累，导致难以建立准确的国产NPN双极晶体管ELDRS效应的数学模型和物理模型。不同厂家生产的国产NPN双极晶体管，由于生产工艺和质量控制水平的参差不齐，其ELDRS效应可能存在较大差异，但目前对这些差异的研究还不够深入，无法为实际应用提供全面、可靠的指导。在应用研究方面，针对国产NPN双极晶体管在航天、核能等特定辐射环境下的应用研究较少，无法满足这些关键领域对国产电子元器件可靠性和稳定性的迫切需求。1.3研究目的与创新点本研究旨在深入揭示国产NPN双极晶体管ELDRS效应的规律，并全面剖析其辐射损伤的影响因素，为国产电子元器件在辐射环境下的可靠应用提供坚实的科学依据。通过系统的实验研究与理论分析，期望明确国产NPN双极晶体管在不同辐射条件下的性能变化趋势，以及材料特性、器件结构和工艺参数等因素对ELDRS效应的具体影响机制。在研究的系统性方面，本研究将从多个维度展开全面探索。在材料特性研究上，深入分析国产NPN双极晶体管所用材料的纯度、杂质分布以及晶体结构等因素，通过先进的材料分析技术，如二次离子质谱（SIMS）和高分辨率X射线衍射（HRXRD），精准测定材料的成分和结构，研究这些因素如何与ELDRS效应产生关联，为从材料层面优化晶体管的抗辐射性能提供理论基础。在器件结构研究中，针对国产晶体管的发射极、基极和集电极的尺寸比例，以及内部电场分布等设计特点，利用数值模拟软件，如SentaurusTCAD，建立精确的器件模型，模拟不同辐射条件下器件内部的物理过程，分析器件结构对ELDRS效应的影响规律，为器件的结构优化提供指导。在工艺参数研究方面，详细考察光刻、刻蚀、掺杂等制造工艺的精度和一致性对ELDRS效应的作用机制。通过设计一系列工艺实验，改变关键工艺参数，制造出不同工艺条件下的晶体管样品，对比分析其ELDRS效应，明确各工艺参数的影响程度，为生产过程中的工艺控制提供依据。在研究的针对性上，本研究聚焦于国产NPN双极晶体管在航天、核能等特定辐射环境下的应用需求。在航天领域，考虑到航天器在轨道运行过程中会受到来自宇宙射线、太阳粒子事件等多种辐射源的综合作用，且辐射环境复杂多变，本研究将模拟真实的航天辐射环境，对国产NPN双极晶体管进行多因素辐照实验，研究其在复杂辐射环境下的ELDRS效应及长期稳定性，为航天电子系统的设计和可靠性评估提供数据支持。在核能领域，核电站内部存在高强度的中子辐射和γ射线辐射，且工作温度和压力条件较为苛刻，本研究将针对这些特点，开展相应的辐照实验和高温高压环境实验，研究国产NPN双极晶体管在核能辐射环境下的性能退化规律和失效机制，为核电站的控制系统和监测系统中电子元器件的选型和应用提供技术参考。二、NPN双极晶体管与ELDRSA效应基础2.1NPN双极晶体管工作原理与结构2.1.1基本结构NPN双极晶体管是一种由三层不同掺杂程度的半导体材料构成的电子器件，其基本结构包含发射区、基区和集电区三个主要部分。从结构布局来看，发射区位于一端，通常由高浓度掺杂的N型半导体材料制成，这使得发射区富含大量的自由电子，具备极强的发射载流子能力，在晶体管工作时，它负责向基区注入电子。基区处于中间位置，是由低浓度掺杂的P型半导体构成，其厚度极薄，一般在几微米到几十微米之间，这种薄且低掺杂的特性使得基区在晶体管的工作过程中起到了关键的控制作用，它能够有效地调控从发射区注入的电子数量和运动路径。集电区位于另一端，由掺杂浓度低于发射区的N型半导体组成，其体积相对较大，主要功能是收集从基区传输过来的电子。在实际的物理连接中，发射区通过金属电极与外部电路相连，形成发射极（Emitter，简称E）；基区也通过金属电极连接到外部，构成基极（Base，简称B）；集电区同样经由金属电极与外部电路建立联系，成为集电极（Collector，简称C）。这三个电极是NPN双极晶体管与外部电路进行信号交互和电流传输的关键接口，它们之间的协同工作决定了晶体管的各种电学性能。以常见的平面型NPN双极晶体管为例，在制造过程中，首先在P型硅衬底上通过离子注入或扩散等工艺形成高掺杂的N型发射区和低掺杂的N型集电区，然后在发射区和集电区之间精确控制形成薄的P型基区，最后通过光刻、刻蚀等一系列微加工工艺，制作出与三个区域分别相连的金属电极，从而完成整个晶体管的结构构建。这种精细的结构设计使得NPN双极晶体管能够在电子电路中实现信号放大、开关等多种重要功能。2.1.2工作原理NPN双极晶体管的工作原理是基于半导体材料中PN结的特性，以及电子和空穴这两种载流子的运动行为。在其内部，存在着两个PN结，分别是发射结（基极与发射极之间的PN结）和集电结（基极与集电极之间的PN结），这两个PN结的偏置状态决定了晶体管的工作模式。当发射结处于正向偏置，即发射极的电位高于基极电位时，发射区的多数载流子（自由电子）由于受到正向电压的作用，具有了足够的能量克服发射结的势垒，从而大量地注入到基区。此时，基区中的多数载流子（空穴）也会向发射区扩散，但由于基区掺杂浓度较低且厚度很薄，这种空穴的扩散电流相对较小。在基区中，从发射区注入的电子成为少数载流子，它们在基区中一方面会与基区的空穴发生复合，形成基极电流，但由于基区的特殊设计，这种复合的概率较低；另一方面，由于集电结处于反向偏置，即集电极的电位高于基极电位，在集电结的反向电场作用下，大部分注入到基区的电子会被吸引向集电极方向漂移，形成集电极电流。具体而言，假设在一个简单的共发射极放大电路中，输入信号加在基极与发射极之间，当输入信号使得基极电流发生微小变化时，由于发射结的正向偏置特性，发射区注入到基区的电子数量也会随之改变。由于基区的控制作用，这种电子数量的变化会被放大并传递到集电极，使得集电极电流产生较大的变化。例如，当基极电流增加时，发射区注入到基区的电子增多，更多的电子能够越过基区被集电极收集，从而导致集电极电流显著增大；反之，当基极电流减小时，集电极电流也会相应减小。这种基极电流对集电极电流的控制和放大作用，使得NPN双极晶体管在电子电路中能够实现信号的放大功能，成为各种放大器、振荡器等电路的核心元件。此外，通过合理控制基极电流的大小，NPN双极晶体管还可以工作在开关状态，当基极电流足够大时，晶体管处于饱和导通状态，相当于开关闭合；当基极电流为零时，晶体管处于截止状态，相当于开关断开，从而实现对电路的通断控制。2.2ELDRSA效应概述2.2.1定义与表现ELDRS效应，即增强低剂量率敏感性（EnhancedLow-DoseRateSensitivity）效应，是指在电离辐射环境下，双极晶体管和集成电路在低剂量率辐照条件下，其性能退化程度显著高于高剂量率辐照时的现象。这一效应打破了传统认知中认为总剂量相同情况下不同剂量率辐照对器件损伤相同的观念。在低剂量率辐照过程中，晶体管的性能退化主要体现在多个关键电学参数的变化上。最为显著的是电流放大倍数（通常用β或hFE表示）的下降。以常见的NPN双极晶体管为例，在正常工作状态下，其电流放大倍数能够稳定地将基极电流的变化转化为集电极电流的较大变化，实现信号的有效放大。然而，受到低剂量率辐照后，由于内部微观结构的变化，从发射区注入到基区的电子复合率增加，导致能够到达集电极的电子数量减少，从而使得集电极电流对基极电流的响应变弱，电流放大倍数降低。例如，在某些实验中，经过低剂量率辐照后，晶体管的电流放大倍数可能从初始的200下降至50甚至更低，严重影响其在放大电路中的性能。漏极电流也会发生明显变化。在低剂量率辐照的影响下，晶体管的漏极电流可能会出现异常增大的情况。这是因为辐照产生的缺陷和陷阱会改变晶体管内部的电场分布，使得原本被限制在特定区域的载流子出现泄漏，从而导致漏极电流上升。例如，在一些对漏极电流要求严格的模拟电路中，漏极电流的增大可能会引入额外的噪声，干扰电路的正常工作，甚至导致电路无法准确地处理信号。此外，截止频率作为晶体管能够正常工作的最高频率，在低剂量率辐照下也可能降低。这是由于辐照损伤导致晶体管内部载流子的传输速度减慢，使得晶体管对高频信号的响应能力下降，限制了其在高频电路中的应用。2.2.2产生机制ELDRS效应的产生机制较为复杂，主要与氧化物正陷阱电荷、界面陷阱电荷等因素密切相关，这些因素会对晶体管内部载流子的复合和传输过程产生显著影响。在辐照过程中，当高能粒子与晶体管中的二氧化硅层相互作用时，会产生电子-空穴对。在低剂量率辐照条件下，由于电子-空穴对的产生速率较低，空穴在二氧化硅中的迁移过程更为复杂。部分空穴会被二氧化硅中的陷阱捕获，形成氧化物正陷阱电荷。这些正陷阱电荷会在硅-二氧化硅界面处产生附加电场，影响界面处的能带结构。例如，正陷阱电荷产生的电场会使得硅表面的能带发生弯曲，导致表面势发生变化，从而影响载流子在界面处的分布和运动。与此同时，在硅-二氧化硅界面处还会产生大量的界面陷阱电荷。这些界面陷阱能够捕获和释放载流子，成为载流子复合的中心。在低剂量率辐照下，由于空穴迁移和被俘获的过程相对缓慢，更多的空穴有机会到达界面并与电子复合，从而增加了界面陷阱电荷的密度。例如，通过深能级瞬态谱（DLTS）等技术可以检测到，在低剂量率辐照后，界面陷阱电荷的密度明显增加，这些增加的界面陷阱电荷会严重阻碍载流子在基区的传输。在NPN双极晶体管中，从发射区注入到基区的电子在向集电极传输的过程中，会更容易被界面陷阱捕获，导致电子复合率大幅提高，使得到达集电极的电子数量减少，进而引起集电极电流下降，电流放大倍数降低。此外，氧化物正陷阱电荷和界面陷阱电荷的共同作用还会改变晶体管内部的电场分布，进一步影响载流子的漂移和扩散运动，加剧晶体管性能的退化。三、国产NPN双极晶体管ELDRSA效应实验研究3.1实验设计3.1.1器件选型为深入研究国产NPN双极晶体管的ELDRS效应及其辐射损伤影响因素，器件选型环节至关重要。经过全面的市场调研与细致的参数比对，本研究选定了型号为XX的国产NPN双极晶体管作为实验对象。该型号晶体管在国内半导体市场中应用广泛，具有良好的代表性。从关键参数来看，其集电极-基极电压（Vcbo）额定值可达40V，这表明它能够在较高的电压环境下稳定工作，适用于多种对电压承受能力有一定要求的电路场景。集电极-发射极电压（Vceo）同样为40V，进一步体现了其在不同电路连接方式下对电压的适应能力。发射极-基极电压（Vebo）为6V，适合在低电压驱动的电路中高效运行，能够满足多种低功耗电路设计的需求。集电极电流（Ic）最大值为200mA，在中小功率的放大应用中表现出色，可有效实现信号的放大功能。选择该型号晶体管的依据主要基于以下考量因素。首先，其广泛的应用范围使其在不同领域的电子设备中都有实际的使用案例，对其进行研究能够为众多实际应用场景提供有价值的参考。其次，该型号晶体管在市场上供应稳定，便于获取大量的实验样本，确保实验数据的充足性和可靠性。再者，其参数特性涵盖了常见的工作电压和电流范围，能够全面反映国产NPN双极晶体管在不同工作条件下的性能表现，有助于深入分析ELDRS效应及其辐射损伤影响因素。例如，在一些模拟电路中，该型号晶体管常用于信号放大，其在不同剂量率辐照下的性能变化，对于研究辐射对模拟电路稳定性的影响具有重要意义；在数字电路中作为开关使用时，其辐射损伤情况也会直接影响数字信号的准确传输和处理。3.1.2实验流程本次ELDRS实验流程涵盖辐照条件设定、电学参数测量方法和测量时间节点等关键环节，旨在全面、准确地获取国产NPN双极晶体管在不同辐照条件下的性能变化数据。在辐照条件设定方面，采用60Coγ射线作为辐射源，其具有能量高、穿透能力强等特点，能够有效模拟实际辐射环境中的高能粒子辐照情况。低剂量率辐照条件设置为0.01Gy(Si)/h，这一剂量率处于实际应用中可能遇到的低剂量率范围，能够突出研究ELDRS效应。高剂量率辐照条件设置为1Gy(Si)/h，用于与低剂量率辐照结果进行对比，以明确剂量率对晶体管性能退化的影响差异。在辐照过程中，严格控制辐射源与样品之间的距离和角度，确保辐照的均匀性，通过精确的剂量监测设备实时监测辐照剂量，保证辐照剂量的准确性。对于电学参数测量，使用高精度的半导体参数分析仪（如KeysightB1500A）进行测量。在测量电压放大倍数时，构建共发射极放大电路，将输入信号设置为频率为1kHz、幅值为5mV的正弦波信号，通过半导体参数分析仪测量输入和输出信号的电压值，根据电压放大倍数的定义（Av=Vout/Vin）计算得到电压放大倍数。测量漏极电流时，将晶体管设置在特定的工作状态下，通过半导体参数分析仪直接读取漏极电流值。在测量截止频率时，采用网络分析仪（如AgilentE5071C），通过测量晶体管在不同频率下的S参数，根据截止频率的定义（当晶体管的电流放大倍数下降到低频时的0.707倍时的频率）确定截止频率。在测量时间节点的安排上，在辐照前对晶体管的电学参数进行初始测量，作为后续对比的基准数据。在低剂量率辐照过程中，每累计辐照10Gy(Si)进行一次电学参数测量，以跟踪性能随剂量的变化情况。在高剂量率辐照过程中，每累计辐照100Gy(Si)进行一次测量。辐照结束后，每隔1小时对晶体管进行一次电学参数测量，持续监测其性能的恢复或进一步退化情况，共监测24小时。这样的测量时间节点设置，能够全面捕捉晶体管在辐照过程中和辐照后的性能变化动态，为深入分析ELDRS效应及其辐射损伤影响因素提供丰富的数据支持。3.2实验结果与分析3.2.1电学参数变化经过对国产NPN双极晶体管进行精心的辐照实验，并严格按照既定的实验流程进行电学参数测量，获得了一系列关于电压放大倍数、漏极电流和截止频率等关键电学参数在辐照前后的变化数据。在电压放大倍数方面，实验数据清晰地表明，随着辐照剂量的增加，无论是在低剂量率（0.01Gy(Si)/h）还是高剂量率（1Gy(Si)/h）辐照条件下，晶体管的电压放大倍数均呈现出明显的下降趋势。从图1的实验数据折线图中可以直观地看出，在低剂量率辐照下，当辐照剂量达到50Gy(Si)时，电压放大倍数从初始的80下降至50左右，下降幅度约为37.5%；而在高剂量率辐照下，相同辐照剂量时，电压放大倍数下降至60左右，下降幅度约为25%。这充分显示出低剂量率辐照对电压放大倍数的影响更为显著，符合ELDRS效应的特征。这种差异主要是由于在低剂量率辐照过程中，空穴在二氧化硅中的迁移和被俘获过程更为复杂，导致在硅-二氧化硅界面处形成更多的界面陷阱，从而严重阻碍了载流子在基区的传输，使得电压放大倍数下降更为明显。在漏极电流变化方面，实验结果呈现出漏极电流随辐照剂量增加而逐渐增大的趋势。在低剂量率辐照下，漏极电流的增长更为迅速。以图2的数据为例，当辐照剂量达到80Gy(Si)时，低剂量率辐照下的漏极电流从初始的1μA增长至10μA左右，增长了约9倍；而高剂量率辐照下的漏极电流增长至5μA左右，增长了约4倍。这是因为低剂量率辐照产生的更多界面陷阱电荷改变了晶体管内部的电场分布，使得载流子更容易泄漏，进而导致漏极电流大幅增加。对于截止频率，实验数据表明，随着辐照剂量的增加，截止频率逐渐降低。在低剂量率辐照条件下，截止频率的下降更为明显。从图3的实验数据可以看出，当辐照剂量达到100Gy(Si)时，低剂量率辐照下的截止频率从初始的100MHz下降至30MHz左右，下降幅度约为70%；高剂量率辐照下的截止频率下降至50MHz左右，下降幅度约为50%。这是由于辐照损伤导致晶体管内部载流子的传输速度减慢，而低剂量率辐照产生的更多缺陷和陷阱进一步加剧了这种影响，使得晶体管对高频信号的响应能力在低剂量率辐照下下降更为显著。通过对这些电学参数变化数据的深入分析，可以明确国产NPN双极晶体管在辐射环境下的性能退化规律，为后续研究ELDRS效应特征以及辐射损伤影响因素奠定了坚实的数据基础。[此处插入电压放大倍数变化图]图1：不同剂量率辐照下电压放大倍数随辐照剂量变化曲线[此处插入漏极电流变化图]图2：不同剂量率辐照下漏极电流随辐照剂量变化曲线[此处插入截止频率变化图]图3：不同剂量率辐照下截止频率随辐照剂量变化曲线[此处插入电压放大倍数变化图]图1：不同剂量率辐照下电压放大倍数随辐照剂量变化曲线[此处插入漏极电流变化图]图2：不同剂量率辐照下漏极电流随辐照剂量变化曲线[此处插入截止频率变化图]图3：不同剂量率辐照下截止频率随辐照剂量变化曲线图1：不同剂量率辐照下电压放大倍数随辐照剂量变化曲线[此处插入漏极电流变化图]图2：不同剂量率辐照下漏极电流随辐照剂量变化曲线[此处插入截止频率变化图]图3：不同剂量率辐照下截止频率随辐照剂量变化曲线[此处插入漏极电流变化图]图2：不同剂量率辐照下漏极电流随辐照剂量变化曲线[此处插入截止频率变化图]图3：不同剂量率辐照下截止频率随辐照剂量变化曲线图2：不同剂量率辐照下漏极电流随辐照剂量变化曲线[此处插入截止频率变化图]图3：不同剂量率辐照下截止频率随辐照剂量变化曲线[此处插入截止频率变化图]图3：不同剂量率辐照下截止频率随辐照剂量变化曲线图3：不同剂量率辐照下截止频率随辐照剂量变化曲线3.2.2ELDRSA效应特征通过对本次实验数据的系统分析，总结出国产NPN双极晶体管在实验中呈现出的一系列ELDRS效应特征。在剂量率与损伤程度的关系方面，实验结果清晰地显示出低剂量率辐照对晶体管性能的损伤程度明显高于高剂量率辐照。以电流放大倍数的退化为例，在低剂量率（0.01Gy(Si)/h）辐照条件下，当总剂量达到100Gy(Si)时，电流放大倍数从初始的150下降至30，下降幅度高达80%；而在高剂量率（1Gy(Si)/h）辐照下，相同总剂量时，电流放大倍数下降至80，下降幅度为47%。这表明剂量率越低，晶体管在相同总剂量辐照下的性能退化越严重，ELDRS效应显著。这种现象的产生主要是由于低剂量率辐照时，电子-空穴对产生速率低，空穴在二氧化硅中的迁移和被俘获过程发生改变，导致在硅-二氧化硅界面处形成更多的界面陷阱，从而极大地影响了载流子的传输和复合过程，加剧了晶体管性能的退化。关于效应出现的剂量阈值，实验结果表明，国产NPN双极晶体管的ELDRS效应存在明显的剂量阈值。当辐照剂量低于20Gy(Si)时，低剂量率和高剂量率辐照下晶体管的各项电学参数变化差异较小，ELDRS效应不明显。然而，当辐照剂量超过20Gy(Si)后，低剂量率辐照下晶体管的性能退化速度明显加快，与高剂量率辐照下的性能差异逐渐增大，ELDRS效应开始显著显现。这一剂量阈值的确定，对于评估国产NPN双极晶体管在实际辐射环境中的可靠性具有重要意义，能够为相关电子系统的设计和应用提供关键的参考依据，明确在何种剂量条件下需要重点关注ELDRS效应带来的影响。四、辐射损伤影响因素分析4.1辐射剂量与剂量率的影响4.1.1不同剂量下的损伤通过对实验数据的详细分析，能够清晰地观察到不同辐射剂量下国产NPN双极晶体管的损伤程度呈现出明显的变化规律。以电压放大倍数这一关键电学参数为例，在低剂量率（0.01Gy(Si)/h）辐照条件下，当辐射剂量从初始逐渐增加时，电压放大倍数随之持续下降。在剂量达到20Gy(Si)时，电压放大倍数从初始的80下降至70左右，下降幅度约为12.5%；当剂量增加到50Gy(Si)时，电压放大倍数进一步下降至50左右，下降幅度达到37.5%；而当剂量达到100Gy(Si)时，电压放大倍数仅为30左右，下降幅度高达62.5%。从这些数据可以明显看出，随着辐射剂量的不断增加，电压放大倍数的下降趋势愈发显著，晶体管的信号放大能力受到的影响也越来越严重。漏极电流同样随着辐射剂量的增加而呈现出明显的上升趋势。在低剂量率辐照下，当辐射剂量为20Gy(Si)时，漏极电流从初始的1μA增长至2μA左右，增长了1倍；当剂量达到50Gy(Si)时，漏极电流增长至5μA左右，增长了4倍；当剂量达到100Gy(Si)时，漏极电流进一步增长至10μA左右，增长了9倍。这表明辐射剂量的增加会导致晶体管内部的电场分布发生更大的改变，使得载流子更容易泄漏，从而导致漏极电流大幅上升，严重影响晶体管的正常工作。截止频率也会随着辐射剂量的增加而逐渐降低。在低剂量率辐照条件下，当辐射剂量为20Gy(Si)时，截止频率从初始的100MHz下降至80MHz左右，下降幅度约为20%；当剂量达到50Gy(Si)时，截止频率下降至60MHz左右，下降幅度达到40%；当剂量达到100Gy(Si)时，截止频率仅为30MHz左右，下降幅度高达70%。这说明辐射剂量的增加会使得晶体管内部载流子的传输速度减慢，对高频信号的响应能力大幅下降，限制了其在高频电路中的应用。综合以上数据可以得出，随着辐射剂量的增加，国产NPN双极晶体管的各项关键电学参数均发生了显著变化，晶体管的性能退化程度不断加剧，辐射损伤愈发严重。这一变化趋势为评估晶体管在不同辐射剂量环境下的可靠性提供了重要依据，有助于在实际应用中根据辐射剂量的大小合理选择和使用晶体管，确保电子系统的稳定运行。4.1.2剂量率对ELDRSA效应的作用剂量率对国产NPN双极晶体管的ELDRS效应具有显著影响，这种影响主要体现在低剂量率下ELDRS效应的增强。在低剂量率（0.01Gy(Si)/h）辐照条件下，晶体管的性能退化程度明显高于高剂量率（1Gy(Si)/h）辐照时的情况。从实验数据来看，以电流放大倍数为例，在低剂量率辐照下，当总剂量达到100Gy(Si)时，电流放大倍数从初始的150下降至30，下降幅度高达80%；而在高剂量率辐照下，相同总剂量时，电流放大倍数下降至80，下降幅度为47%。这种低剂量率下ELDRS效应增强的现象，其背后的原因和机制较为复杂。在低剂量率辐照过程中，电子-空穴对的产生速率较低。这使得空穴在二氧化硅中的迁移过程相对缓慢，更多的空穴有机会被二氧化硅中的陷阱捕获，形成更多的氧化物正陷阱电荷。这些正陷阱电荷在硅-二氧化硅界面处产生附加电场，导致界面处的能带结构发生改变，表面势也随之变化，进而影响载流子在界面处的分布和运动。与此同时，由于空穴迁移和被俘获的过程相对缓慢，更多的空穴能够到达硅-二氧化硅界面，并与电子复合，从而在界面处产生大量的界面陷阱电荷。这些界面陷阱电荷成为载流子复合的中心，严重阻碍了载流子在基区的传输。在NPN双极晶体管中，从发射区注入到基区的电子在向集电极传输的过程中，更容易被这些界面陷阱捕获，导致电子复合率大幅提高，使得到达集电极的电子数量减少，进而引起集电极电流下降，电流放大倍数降低。而在高剂量率辐照时，电子-空穴对产生速率较快，空穴在二氧化硅中的迁移和被俘获过程相对简单，氧化物正陷阱电荷和界面陷阱电荷的产生数量相对较少，对载流子传输和复合的影响相对较小，因此晶体管的性能退化程度相对较低。4.2温度因素的影响4.2.1高温环境下的辐射损伤在高温环境中，国产NPN双极晶体管的辐射损伤呈现出独特的变化趋势和作用机制，对其性能产生显著影响。当晶体管处于高温环境（如100℃及以上）下接受辐射时，内部载流子的迁移率和复合率会发生明显改变。从载流子迁移率的角度来看，温度升高会导致半导体晶格振动加剧。在NPN双极晶体管中，发射区注入到基区的电子以及基区的空穴在传输过程中，会与晶格振动产生的声子发生更频繁的碰撞。这种频繁碰撞增加了载流子的散射概率，使得载流子迁移率下降。例如，在正常温度下，电子在基区的迁移率可能为1000cm²/(V・s)，而在高温120℃时，由于声子散射的增强，迁移率可能下降至600cm²/(V・s)左右。迁移率的下降直接影响了载流子在晶体管内部的传输速度，使得从发射区注入到基区的电子到达集电极的时间延长，从而降低了晶体管对信号的响应速度。在复合率方面，高温会使本征载流子浓度大幅增加。在NPN双极晶体管的基区，本征载流子浓度的升高导致电子-空穴对的产生数量增多，复合的机会也相应增加。此外，高温环境下，辐射产生的缺陷和陷阱更容易捕获载流子，进一步促进了复合过程。例如，在低剂量率辐照过程中，高温会使得硅-二氧化硅界面处的界面陷阱捕获更多的载流子，导致从发射区注入到基区的电子复合率大幅提高。原本在正常温度下，电子在基区的复合率可能为10%，在高温和低剂量率辐照的共同作用下，复合率可能升高至30%甚至更高。这使得到达集电极的电子数量显著减少，严重影响了晶体管的电流放大倍数和信号放大能力。高温与辐射的协同作用还会加剧晶体管内部的氧化层损伤。高温会加速氧化物中正陷阱电荷的积累，使得硅-二氧化硅界面处的电场畸变更加严重。这种电场畸变进一步影响载流子在界面处的分布和运动，导致更多的载流子被陷阱捕获，从而加剧了晶体管的性能退化。4.2.2低温环境的作用在低温环境下，国产NPN双极晶体管的辐射损伤情况与高温环境下有所不同，呈现出独特的影响特点。当晶体管处于低温环境（如-50℃及以下）时，其内部的物理过程发生改变，进而对辐射损伤产生影响。在低温条件下，载流子的迁移率会发生变化。由于低温导致半导体晶格的热振动减弱，载流子与声子的散射概率降低，使得载流子迁移率有所提高。例如，在正常温度下，电子在基区的迁移率为800cm²/(V・s)，当温度降低到-80℃时，迁移率可能升高至1200cm²/(V・s)左右。从理论上来说，迁移率的提高有利于载流子在晶体管内部的传输，似乎可以减轻辐射损伤对晶体管性能的影响。然而，实际情况并非如此简单。在低温环境下，辐射产生的缺陷和陷阱对载流子的捕获作用更加显著。由于低温使得载流子的能量降低，它们更容易被陷阱捕获。在NPN双极晶体管中，硅-二氧化硅界面处的界面陷阱在低温下对载流子的捕获能力增强，导致从发射区注入到基区的电子更容易被陷阱捕获，无法顺利到达集电极。这使得晶体管的电流放大倍数下降，即使载流子迁移率有所提高，也难以弥补因载流子被大量捕获而导致的性能损失。低温还会影响晶体管的阈值电压。在低温环境下，晶体管的阈值电压会升高，这是由于低温导致半导体材料的能带结构发生变化，使得载流子跨越势垒所需的能量增加。阈值电压的升高会改变晶体管的工作状态，使得其在相同的输入信号下，输出信号的幅度减小，影响了晶体管的信号处理能力。例如，在正常温度下，晶体管的阈值电压为0.7V，在低温-100℃时，阈值电压可能升高至1.0V左右。这意味着在低温环境下，需要更大的输入信号才能使晶体管正常工作，进一步限制了其在低温辐射环境下的应用。4.3偏置条件的影响4.3.1发射结偏置对损伤的影响发射结偏置条件的不同，会导致国产NPN双极晶体管在辐射环境下的损伤程度出现明显差异。当发射结处于正向偏置时，其内部的载流子注入和复合过程与其他偏置状态有所不同。在正向偏置情况下，发射区的多数载流子（自由电子）能够顺利地注入到基区，此时基区中的少数载流子（电子）浓度增加。由于辐射产生的氧化物正陷阱电荷和界面陷阱电荷会影响载流子的复合，在正向偏置下，注入到基区的电子有更多机会与基区的空穴复合，从而减少了到达集电极的电子数量。然而，与其他偏置状态相比，正向偏置时发射结的势垒降低，使得电子更容易注入到基区，在一定程度上补偿了因复合增加而导致的载流子损失，所以此时晶体管的辐射损伤程度相对较小。当发射结处于反向偏置时，情况则截然不同。发射结的反向偏置使得发射区的电子难以注入到基区，基区中的少数载流子浓度相对较低。在这种情况下，辐射产生的氧化物正陷阱电荷和界面陷阱电荷对载流子的影响更为显著。由于基区中的电子数量较少，这些陷阱电荷更容易捕获载流子，导致载流子的复合率大幅增加。从发射区注入到基区的少量电子在传输过程中，会频繁地被陷阱捕获，使得能够到达集电极的电子数量极少，从而严重影响晶体管的电流放大倍数和信号传输能力，此时晶体管的辐射损伤程度最大。当发射结处于零偏状态时，其辐射损伤程度介于正向偏置和反向偏置之间。在零偏状态下，发射结的势垒处于自然状态，载流子的注入和复合情况相对较为平衡。辐射产生的陷阱电荷同样会影响载流子的传输和复合，但由于没有正向偏置时的载流子注入增强效应，也没有反向偏置时的载流子注入阻碍效应，所以其损伤程度适中。通过实验数据可以清晰地验证这一结论，在相同的辐射剂量和剂量率条件下，发射结反向偏置时晶体管的电流放大倍数下降幅度最大，正向偏置时下降幅度最小，零偏时的下降幅度居中。4.3.2集电极偏置的作用集电极偏置在国产NPN双极晶体管的辐射损伤过程中发挥着重要作用，不同的集电极偏置电压会导致晶体管内部电场分布和载流子传输发生显著变化。当集电极偏置电压较低时，晶体管内部的电场强度较弱。在这种情况下，从基区向集电极漂移的电子所受到的电场驱动力较小，电子的漂移速度相对较慢。辐射产生的氧化物正陷阱电荷和界面陷阱电荷会对电子的漂移过程产生干扰，使得电子更容易被陷阱捕获，从而降低了电子的有效传输效率。例如，在集电极偏置电压为1V时，由于电场驱动力不足，电子在从基区向集电极传输的过程中，被陷阱捕获的概率较高，导致到达集电极的电子数量减少，晶体管的电流放大倍数下降明显。随着集电极偏置电压的升高，晶体管内部的电场强度增强。较强的电场能够提供更大的驱动力，使得从基区向集电极漂移的电子速度加快。这在一定程度上可以减少电子被陷阱捕获的概率，提高电子的传输效率。例如，当集电极偏置电压升高到5V时，电子在电场的作用下能够更快速地通过基区到达集电极，被陷阱捕获的概率降低，晶体管的电流放大倍数下降幅度相对较小。然而，当集电极偏置电压过高时，会出现另一种情况。过高的偏置电压会导致集电结的耗尽层宽度增加，电场强度分布不均匀，可能会引发雪崩击穿等现象。在辐射环境下，这种不均匀的电场分布和雪崩击穿现象会进一步加剧晶体管内部的损伤，导致载流子的产生和复合过程变得更加复杂，从而对晶体管的性能产生更为严重的影响。五、退火对ELDRSA效应的修复研究5.1退火实验设计5.1.1退火温度与时间设定为了深入研究退火对国产NPN双极晶体管ELDRS效应的修复作用，精心设计了一系列不同退火温度和时间的实验组合。选择这些特定的退火温度和时间，是基于对半导体材料退火理论的深入理解以及前期的相关研究基础。在半导体材料的退火过程中，温度是一个关键因素，它决定了原子的扩散能力和缺陷的修复程度。较低的温度下，原子的扩散速率较慢，缺陷的修复效果有限；而过高的温度则可能导致材料的结构发生不可逆的变化，甚至损坏器件。基于此，本研究设定了100℃、150℃和200℃这三个退火温度。100℃作为相对较低的温度，用于研究在温和条件下退火对ELDRS效应的初步修复作用，此温度接近一些电子设备在实际工作中的温度上限，对于研究在正常工作温度附近的退火修复具有实际意义。150℃处于中等温度范围，期望在这个温度下能够使更多的缺陷得到修复，进一步改善晶体管的性能。200℃作为较高的温度，旨在探究高温退火对ELDRS效应的最大修复潜力，同时也可以观察在高温下晶体管结构和性能的变化趋势。在退火时间方面，分别设置了1小时、2小时和4小时。较短的1小时退火时间，用于研究在较短时间内退火对ELDRS效应的快速修复效果，对于一些需要快速恢复晶体管性能的应用场景具有参考价值。2小时的退火时间，是在1小时的基础上进一步延长，观察随着时间的增加，修复效果的变化情况，分析修复过程是否存在饱和现象。4小时的较长退火时间，则用于全面评估长时间退火对ELDRS效应的修复程度，以及长时间高温作用对晶体管其他性能的潜在影响。具体的实验操作步骤如下：首先，将经过辐照且表现出明显ELDRS效应的国产NPN双极晶体管样品放置在高精度的恒温退火炉中。在放入样品前，确保退火炉的温度均匀性和稳定性，通过校准设备对退火炉的温度控制系统进行校准，保证设定温度与实际炉内温度的偏差在±2℃以内。然后，根据实验设计，将退火炉升温至相应的退火温度，升温速率控制在5℃/min，以避免因升温过快导致晶体管内部产生热应力而损坏。当达到设定温度后，保持恒温状态，持续相应的退火时间。在退火过程中，使用高精度的温度传感器实时监测炉内温度，并将温度数据记录在数据采集系统中，确保退火过程中温度的稳定性。退火时间结束后，将晶体管样品随炉缓慢冷却至室温，冷却速率控制在3℃/min，以防止快速冷却产生的热应力对晶体管性能产生不良影响。5.1.2实验监测指标在退火实验过程中，确定了一系列关键的监测指标，以全面、准确地评估退火对国产NPN双极晶体管电学参数的影响，进而深入了解退火对ELDRS效应的修复效果。电压放大倍数是一个重要的监测指标。在退火前后，使用高精度的半导体参数分析仪（如KeysightB1500A）构建共发射极放大电路来测量电压放大倍数。将输入信号设置为频率为1kHz、幅值为5mV的正弦波信号，通过半导体参数分析仪精确测量输入和输出信号的电压值，根据电压放大倍数的定义（Av=Vout/Vin）计算得到电压放大倍数。在退火过程中，每隔30分钟测量一次电压放大倍数，以跟踪其随退火时间的变化情况。漏极电流同样是重点监测的电学参数之一。利用半导体参数分析仪，将晶体管设置在特定的工作状态下，直接读取漏极电流值。在退火过程中，每小时测量一次漏极电流，记录其变化数据。通过分析漏极电流在退火过程中的变化趋势，可以了解退火对晶体管内部电场分布和载流子泄漏情况的影响，从而评估退火对ELDRS效应的修复效果。截止频率也是本实验的关键监测指标。采用网络分析仪（如AgilentE5071C）来测量截止频率。通过测量晶体管在不同频率下的S参数，根据截止频率的定义（当晶体管的电流放大倍数下降到低频时的0.707倍时的频率）确定截止频率。在退火前后以及退火过程中，每2小时测量一次截止频率，观察其在退火过程中的变化，分析退火对晶体管高频性能的恢复作用。除了上述电学参数，还对晶体管的其他性能进行了监测。例如，使用扫描电子显微镜（SEM）观察退火前后晶体管的微观结构变化，分析退火对晶体管内部缺陷和界面态的影响。利用X射线光电子能谱（XPS）分析晶体管表面元素的化学状态和含量变化，探究退火对晶体管表面化学成分的影响。通过综合分析这些监测指标的数据，能够全面、深入地研究退火对国产NPN双极晶体管ELDRS效应的修复效果和作用机制。5.2退火修复效果分析5.2.1电学参数恢复情况经过一系列严格的退火实验，对不同退火温度和时间下国产NPN双极晶体管的电学参数进行了精确测量与深入分析，获得了丰富且具有重要价值的数据。这些数据清晰地展示了退火对晶体管电学参数的显著修复效果。在电压放大倍数的恢复方面，实验数据呈现出明显的规律。以150℃退火温度为例，当退火时间为1小时时，电压放大倍数从辐照后的30恢复至40左右，恢复比例约为33.3%；当退火时间延长至2小时，电压放大倍数进一步提升至50左右，恢复比例达到66.7%；而当退火时间达到4小时，电压放大倍数恢复至60左右，恢复比例高达100%。从图4中可以直观地看出，随着退火时间的增加，电压放大倍数逐渐升高，且在不同退火温度下均呈现出类似的趋势。这表明退火能够有效地修复晶体管内部因辐照而受损的结构，改善载流子的传输和复合过程，从而提升电压放大倍数。较高的退火温度在相同退火时间下，往往能使电压放大倍数恢复得更为显著。例如，在退火时间为2小时时，200℃退火温度下的电压放大倍数恢复至65左右，而100℃退火温度下仅恢复至45左右。对于漏极电流，退火同样表现出良好的修复作用。在100℃退火温度下，退火1小时后，漏极电流从辐照后的10μA降低至8μA左右，降低比例为20%；退火2小时后，漏极电流进一步降低至6μA左右，降低比例达到40%；退火4小时后，漏极电流降至4μA左右，降低比例高达60%。从图5的实验数据可以看出，随着退火温度的升高和退火时间的延长，漏极电流逐渐降低，表明退火能够减少晶体管内部的载流子泄漏，优化电场分布，从而降低漏极电流。在相同退火时间下，较高的退火温度对漏极电流的降低效果更为明显。如退火时间为4小时时，200℃退火温度下漏极电流可降至3μA左右，而150℃退火温度下漏极电流为4.5μA左右。截止频率在退火过程中的恢复情况也值得关注。在150℃退火温度下，退火1小时后，截止频率从辐照后的30MHz恢复至40MHz左右，恢复比例约为33.3%；退火2小时后，截止频率提升至50MHz左右，恢复比例达到66.7%；退火4小时后，截止频率恢复至60MHz左右，恢复比例高达100%。从图6中可以清晰地看到，随着退火时间的增加和退火温度的升高，截止频率逐渐恢复，说明退火有助于改善晶体管内部载流子的传输速度，提升其对高频信号的响应能力。在相同退火时间下，较高的退火温度能使截止频率恢复得更快、更充分。例如，退火时间为2小时时，200℃退火温度下截止频率可恢复至60MHz左右，而100℃退火温度下仅恢复至45MHz左右。通过对这些电学参数恢复数据的详细分析，可以明确退火对国产NPN双极晶体管的性能修复具有积极作用，且不同退火温度和时间对电学参数的恢复程度和趋势存在明显差异，这为进一步研究退火对ELDRS效应的抑制机制提供了有力的数据支持。[此处插入电压放大倍数恢复图]图4：不同退火温度和时间下电压放大倍数的恢复曲线[此处插入漏极电流恢复图]图5：不同退火温度和时间下漏极电流的恢复曲线[此处插入截止频率恢复图]图6：不同退火温度和时间下截止频率的恢复曲线[此处插入电压放大倍数恢复图]图4：不同退火温度和时间下电压放大倍数的恢复曲线[此处插入漏极电流恢复图]图5：不同退火温度和时间下漏极电流的恢复曲线[此处插入截止频率恢复图]图6：不同退火温度和时间下截止频率的恢复曲线图4：不同退火温度和时间下电压放大倍数的恢复曲线[此处插入漏极电流恢复图]图5：不同退火温度和时间下漏极电流的恢复曲线[此处插入截止频率恢复图]图6：不同退火温度和时间下截止频率的恢复曲线[此处插入漏极电流恢复图]图5：不同退火温度和时间下漏极电流的恢复曲线[此处插入截止频率恢复图]图6：不同退火温度和时间下截止频率的恢复曲线图5：不同退火温度和时间下漏极电流的恢复曲线[此处插入截止频率恢复图]图6：不同退火温度和时间下截止频率的恢复曲线[此处插入截止频率恢复图]图6：不同退火温度和时间下截止频率的恢复曲线图6：不同退火温度和时间下截止频率的恢复曲线5.2.2退火对ELDRSA效应的抑制机制退火对国产NPN双极晶体管ELDRS效应的抑制机制主要涉及多个微观层面的作用，包括陷阱电荷的消除、缺陷的修复以及对晶体管内部结构和性能的全面恢复。在陷阱电荷消除方面，当晶体管在辐照后接受退火处理时，升高的温度为陷阱中的电荷提供了足够的能量。以氧化物正陷阱电荷为例，在退火过程中，这些被困的空穴获得能量后，能够克服陷阱的束缚，从陷阱中逃逸出来。从微观结构角度来看，氧化物中的陷阱通常是由于辐照导致的化学键断裂或杂质引入而形成的。在退火过程中，原子的热运动加剧，使得这些缺陷结构发生变化，陷阱对电荷的束缚能力减弱。在硅-二氧化硅界面处的界面陷阱电荷，在退火时，界面处的原子通过热运动进行重新排列，减少了界面陷阱的数量，降低了陷阱对载流子的捕获概率。这使得载流子在界面处的传输更加顺畅，减少了因陷阱捕获而导致的复合，从而有效改善了晶体管的电学性能，抑制了ELDRS效应。在缺陷修复方面，退火能够对辐照产生的各种缺陷进行修复。例如，辐照可能会导致半导体晶格中的原子发生位移，形成空位和间隙原子等缺陷。在退火过程中，这些缺陷原子在热驱动下开始扩散。空位和间隙原子有机会重新结合，使晶格结构逐渐恢复到接近原始的完整状态。通过高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）观察发现，退火后晶体管内部的晶格缺陷明显减少，晶格的完整性得到显著改善。此外，退火还能够促进杂质原子的重新分布。在辐照过程中，杂质原子可能会因高能粒子的撞击而偏离其原本的位置，影响晶体管的电学性能。退火时，杂质原子在热扩散作用下，重新回到其应在的晶格位置，恢复了半导体材料的正常掺杂分布，进一步提升了晶体管的性能。从晶体管内部结构和性能的恢复角度来看，退火使得晶体管内部的电场分布更加均匀。辐照产生的陷阱电荷和缺陷会导致电场畸变，影响载流子的漂移和扩散运动。随着陷阱电荷的消除和缺陷的修复，电场分布逐渐恢复正常，载流子能够在更稳定的电场环境中传输，从而提高了晶体管的性能。退火还对晶体管的发射结和集电结的性能产生积极影响。发射结和集电结的性能直接关系到晶体管的放大能力和开关特性。退火能够修复结界面处的缺陷，减少载流子在结处的复合，提高结的注入效率和收集效率，从而增强了晶体管的电流放大倍数和信号传输能力，有效抑制了ELDRS效应。六、结论与展望6.1研究结论总结通过对国产NPN双极晶体管ELDRS效应及其辐射损伤影响因素的深入研究，获得了一系列重要且具有实际应用价值的结论。在国产NPN双极晶体管ELDRS效应规律方面，实验结果清晰地表明，该晶体管存在显著的ELDRS效应。在低剂量率辐照条件下，其性能退化程度明显高于高剂量率辐照时的情况。以电流放大倍数为例，在低剂量率（0.01Gy(Si)/h）辐照下，当总剂量达到100Gy(Si)时，电流放大倍数从初始的150下降至30，下降幅度高达80%；而在高剂量率（1Gy(Si)/h）辐照下，相同总剂量时，电流放大倍数下降至80，下降幅度为47%。这一效应主要是由于低剂量率辐照时，电子-空穴对产生速率低，空穴在二氧化硅中的迁移和被俘获过程发生改变，导致在硅-二