مطالعه اثر تابش گاما روي خواص الكتريكي MOSFET و ديود MOS براي كاربرد دزيمتري

Study of gamma irradiation effect on electrical properties of MOSFET and MOS diode for application in dosimetry

در اين كار، اثر تابش پرتو گاما روي خواص ترانزيستورهاي اثر ميدان نيمه‌هادي اكسيد فلزي (MOSFET) (براساس تغيير ولتاژ آستانه‌شان در اثر پرتودهي) بررسي شده است. ابتدا، اثر تابش گاما روي ترانزيستورهاي PMOS تجاري موجود در بازار براي دزيمتري مطالعه گرديد. نتايج نشان داد كه پاسخ آشكارساز نسبت به دز دريافتي خطي نيست، بنابراين در ناحيه‌هاي مختلف مورد بررسي قرار گرفت. سپس، ديودهاي MOS )به‌صورت اتصال (Al/n-Si/SiO2/Al به‌عنوان دزيمتر ساخته شدند. نمونه‌هاي ساخته‌شده در دُزهاي ميلي‌گري تا كيلوگري تابش‌دهي و رفتار الكتريكي آن‌ها مورد بررسي قرار گرفتند. مشاهده شد كه در باياس مستقيم تغييرات جريان، كم اما در بايـاس معـكوس و در ولتـاژهاي كمتر از 20 ولت تغييرات جريان ديودها نسبت به دُز دريافتي، زياد و مقدار آن قابل اندازه‌گيري بود. هم‌چنين مشاهده گرديد كه حساسيت ديود يك عدد ثابت نيست و اين ناشي از اين مسأله است كه منحني تغييرات دُز نسبت به جريان خطي نمي‌باشد. از روي منحني‌ها سه ناحيه نسبتاً خطي به‌دست آمد و حساسيت‌ها نسبت به اين سه ناحيه محاسبه گرديد.

In this work, the effect of the gamma radiation on the threshold voltage of metal oxide field effect transistor (MOSFET) was investigated. First, the purchased P typeMOS transistor was considered. Due to a nonlinear response to the administrated dose, the different regions were analyzed. Then we constructed an Al/n-Si/SiO2/Al MOS diode. These diodes were irradiated to mili to kilo Gray dose and their electrical behavior were investigated. In forward bias, the current variation was low but in reverse bias and lower than -20 volt, the current variation was large and measurable. A non-constant responsivity was obtained for diodes which is due to the non linearity of dose - current curve. Three different regions were chosen and the responsivity in these regions was obtained.