Simulation von elektronischen Bauelementen und Komponenten unter Einfluss von Strahlung

Motivation

Die Zuverlässigkeit von moderner Elektronik muss bestimmte Anforderungen erfüllen, damit die dauerhafte Funktionalität trotz Umwelteinflüssen gewährleistest werden. Diese elektronischen Bauteile werden heutzutage in vielerlei Bereiche verwendet wie z. B in der Medizintechnik, in der Luft- und Raumtechnik und in der Forschung. In diesen Anwendungsbereichen werden elektronische Komponenten in einer besonderen Umgebung betrieben, in der besonders hohe Strahlung herrscht. Beim Eintreffen der kosmischen Strahlung z. B auf der Erdatmosphäre findet eine Wechselwirkung  statt. Durch diese Wechselwirkung können Sekundärstrahlung und Gammastrahlung entstehen. Diese Strahlung kann beim Auftreffen auf einem Halbleiterbauelement dazu führen, dass die Feldverteilung im Halbleiter verändert wird. Diese Veränderung kann einen Kurzschluss verursachen, was im worst-case-Szenario eine Zerstörung des elektronischen Bauteiles bewirkt. Abb.1  zeigt anschaulich der Einfluss der Gammastrahlung auf die Feldverteilung in einem planaren pn-Übergang.

Abb.1 Einfluss der Gammastrahlung auf die elektrische Feldverteilung

Projektziel

Im geplanten Projekt wird die FEM-Simulation (Finite Elemente Methode) an elektronischen Komponenten angewendet. Dabei werden die Einflussmechanismen der Strahlung auf Speicherbausteine numerisch berechnet und die Fehlermechanismen und der Einfluss der unterschiedlichen Technologien untersucht.