NIEL SR모델 TID 누적선량
NIEL / TNID 변위 손상
TID 전리 선량
복합 판정
모델 / 기준
소재 및 입자 설정
임무 파라미터
차폐 두께 (Al, mm)5.0 mm
임무 기간 (년)3 yr
소자 부피 (μm³, log₁₀)10³
변위 손상 판정
✓
허용 범위
계산 중...
권장 조치
NIEL 에너지 의존성 곡선
NIEL (소재 기준)
—
MeV·cm²/g
임무 기간 TNID
—
MeV/g
Si 등가 NIEL 비
—
소재/Si
허용 TNID 임계값
—
MeV/g
모델: SR(Screened Relativistic) 처리 기반 NIEL 근사값 (Summers et al. 1993; Jun et al. 2003). Si/GaAs/Ge 10MeV 양성자 NIEL 기준값은 sr-niel.org 계산기 직접 실행으로 확정 검증(Si 9.4037×10⁻³, GaAs 6.9443×10⁻³, Ge 6.4573×10⁻³ MeV·cm²/g). GaN/SiC/InP는 아직 잠정치이며 하단 소재 경고 배너 참조. 에너지 의존 핵 저지능에 차폐 감쇠 및 궤도 플럭스 모델을 적용. ⚠ GEO 값은 AP9(트랩 성분) 평균이며 태양입자이벤트(SPE) 기여는 포함되지 않았을 수 있음 — GEO 최악 시나리오는 SPENVIS ESP-PSYCHIC 모델과 반드시 대조할 것. 정밀 계산은 SPENVIS NIEL 모듈 또는 MULASSIS(Geant4 기반) 권장.
소자 및 환경 설정
임무 파라미터
알루미늄 차폐 두께 (mm)5.0 mm
임무 기간 (년)3 yr
안전 마진 계수×2
TID 누적 선량 판정
✓
허용 범위
0누적 / 한계한계
계산 중...
권장 조치
차폐 두께별 누적 TID 곡선
임무 누적 TID
—
krad(Si)
소자 TID 한계
—
krad
마진 적용 후 한계
—
krad
연간 선량률
—
krad/yr
모델: 전리 선량은 Shieldose-2 기반 단순화 해석 모델 적용 (Seltzer 1994). 궤도별 전자·양성자 플럭스에 알루미늄 차폐 감쇠를 적용하여 Si 기준 등가 흡수 선량 계산. 정밀 계산: SPENVIS SHIELDOSE-2 모듈 사용 권장. TID 한계값은 문헌 대표값이며 소자별 시험 결과로 검증 필요.
복합 방사선 내성 판정 — NIEL + TID + SEE 통합
NIEL 변위 손상
✓
—
—
TID 누적 선량
✓
—
—
종합 판정
✓
—
—
소자 방사선 내성 종합 레포트
NIEL 탭과 TID 탭에서 파라미터를 설정하면 여기에 종합 레포트가 자동 생성됩니다.
SEE 판정은 SEE Tool (index.html)을 참조하십시오. 세 가지 판정을 모두 통과한 경우에만 해당 궤도 환경에서의 소자 사용을 권장합니다.
NIEL 판정 기준
판정TNID (MeV/g)의미
허용< 한계치변위 손상 허용 범위 내
주의한계 50~100%성능 저하 가능 — 마진 검토
위험> 한계치암전류 급증, hFE 열화 예상
TNID = NIEL(E) × Φ(E,t,orbit) × t
Φ: 궤도·차폐 보정 플럭스 (cm⁻²)
t: 임무 기간 (s)
NIEL은 에너지와 입자 종류에 강하게 의존합니다. 양성자는 Coulomb 산란이 지배적이며 (1~100 MeV 범위), 중성자는 핵 탄성 산란이 지배적입니다. GaN은 Si 대비 NIEL이 ~3배 낮아 변위 손상 저항성이 우수합니다.
TID 소자별 한계값 (문헌)
소자 유형TID 한계 (krad)주요 열화 메커니즘
상용 CMOS1–10산화막 전하 트래핑
RHBD CMOS300–1000계면 준위 생성
Bipolar10–100ELDRS (저선량률 효과)
GaN HEMT100–1000AlGaN 장벽층 열화
SiC MOSFET10–100SiO₂/SiC 계면 손상
NAND Flash1–5플로팅 게이트 전하 손실
Si 태양전지200–500소수 캐리어 수명 감소
출처: Srour & Palko (2013) TNS; Fleetwood (2018); Luo et al. (2021)
소재별 NIEL 파라미터
소재NIEL₀ (×10⁻³)Si 대비 비주요 응용
Si ✓9.431.00CMOS, SRAM
GaAs ✓6.940.74RF, 광소자
GaN †3.140.33전력, RF HEMT
SiC †4.860.51전력 MOSFET
Ge ✓6.460.69SiGe HBT
InP †31.43.33광통신
단위: MeV·cm²/g @ 10 MeV 양성자. ✓ 표시 소재(Si, GaAs, Ge)는 sr-niel.org Protons & Ions NIEL 계산기(Hadron+Coulomb, No Scaling)를 직접 실행해 확정 검증됨 — Si: Ed=21eV, GaAs: Ga/As Ed=21.5eV, Ge: Ed=40.5eV(Campesato et al. 2019 근거). † 표시 소재(GaN, SiC, InP)는 아직 이 방식으로 재계산되지 않은 Si 교정 배율 기반 잠정치이며, 개별 E_d 확보 후 재검증 필요. ⚠ 1MeV 양성자 NIEL은 약 6× 더 큼 (저에너지 Coulomb 산란 지배).
관련 표준 및 참고 도구
표준/도구용도
MIL-STD-750반도체 방사선 시험 방법
ESCC 22900TID 시험 표준 (ESA)
JESD57SEE 시험 표준 (JEDEC)
SPENVIS NIEL궤도별 NIEL/TNID 정밀 계산
MULASSISGeant4 기반 차폐 분석
SHIELDOSE-2TID 차폐 선량 계산
SR-NIEL (sr-niel.org)소재·에너지별 NIEL 직접 계산기 — 본 페이지 Si/GaAs/Ge 값의 1차 검증 출처
HELIAS Lab. 헤비이온·양성자 실험 서비스: heliaslab.com
참고: 이온 저지능·Bragg peak 관점의 교차 검증은 STOP 도구의 Sₙ(핵 저지능) 계산 결과와 대조하십시오 — 두 도구 모두 저에너지 영역에서 유사한 SRIM 계열 저지능 데이터를 참조합니다.