UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID

Acción de la radiación sobre los materiales utilizados en el diseño electrónico
∂γ
∆ n=∆ p= τ n·
g· ∂ t
(2.17)
La consecuencia más evidente derivada de este resultado es que la conductividad de un
material debe incrementarse. Es fácilmente demostrable que el incremento de la conductividad
sería:
∂γ
∆ σ = e·( ∆ n· µ n +∆ p· µ p) = e· τ n· g· ·( µ n + µ p)
(2.18)
∂t
Siendo e la carga del electrón, γ el valor de TID y τn = 5·10 -7 s una estimación del tiempo
de vida media de los portadores minoritarios en el silicio. Sin embargo, aún en el caso de una
irradiación de 1 Gy·s -1 en silicio, que es bastante rápida, se crearían solamente unos 2·10 9 pares
electrón-hueco. Esta magnitud es mucho menor que la concentración usual en semiconductores
dopados ( >10 14 portadores/cm 3 ) por lo que sólo tendrían importancia en el caso de
semiconductores muy resistivos. Más importante es la creación de fotocorrientes en uniones PN
inversamente polarizadas, pues se traduce en un incremento significativo de las corrientes de
fuga. Se puede demostrar que ésta aumenta un factor [Mes92, p. 363]:
∂γ
∆ I = e· AW · T · g· ∂ t
(2.19)
donde A es la superficie de la unión y WT es la región de deplexión de la unión PN. Estas
corrientes también pueden aparecer en transistores bipolares y serán estudiadas con detalle en
capítulos posteriores.
Como se verá en el apartado siguiente, los materiales aislantes son muy sensibles a la
radiación ionizante. La interfaz óxido-semiconductor resulta muy dañada por la acción de esta
radiación y esto se traduce en una degradación de las características derivadas de las propiedades
de los estados de superficie del semiconductor.
Por último, hay que reseñar que la radiación ionizante apenas afecta a los metales debido a
que la cantidad de portadores adicionales que se podrían crear es totalmente despreciable frente a
los que existen por defecto en un metal.
2.4 Daño producido por medios ionizantes en dieléctricos.
Los dieléctricos son fuertemente afectados por este tipo de irradiación. En general, la
movilidad de los electrones creados por efecto fotoeléctrico en un dieléctrico es mucho más alta
que la del hueco complementario. Los electrones pueden abandonar rápidamente el dieléctrico
quedando los huecos atrapados y sin posibilidad de recombinarse con los electrones. Los
dispositivos más afectados por la TID son los transistores MOS a causa de la acumulación de
carga en el dieléctrico de puerta. En capítulos posteriores se estudiará con detalle la evolución de
estos componentes. Sin embargo, la radiación ionizante no afecta solamente a estos dispositivos.
En general, los circuitos integrados están recubiertos con un dieléctrico de protección que
acumula cargas que afectan al dispositivo. Por otra parte, las tecnologías SOI (Silicon on
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