KR101049037B1 - Method and apparatus for generating data for radiation dose measurement using semiconductor devices measuring a plurality of drain current change values - Google Patents

Method and apparatus for generating data for radiation dose measurement using semiconductor devices measuring a plurality of drain current change values Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수의 드레인 전류 변화 값을 측정하는 반도체 소자를 이용한 방사선량 측정을 위한 데이터 생성 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방사선량 측정을 위한 데이터 생성 장치는, 방사선을 감지하는 반도체 소자를 포함하는 복수의 방사선 감지부, 외부의 방사선원으로부터 일정량의 방사선이 조사되는 상태에서, 반도체 소자에 흐르는 전류량을 변경시키는 제어부, 그리고 반도체 소자에 흐르는 다수의 전류량에 따른 반도체 소자의 게이트-소스 전압의 크기를 측정하여 데이터 베이스화 하는 DB 생성부를 포함한다. 본 발명에 의하면, 반도체 소자에 흐르는 전류량에 따른 게이트-소스 전압의 크기를 데이터 베이스화 함으로써, 인공 위성에 방사되는 방사선의 피폭량을 더욱 정확하게 측정할 수 있다. The present invention relates to a data generation method and apparatus for radiation dose measurement using a semiconductor device for measuring a plurality of drain current change values. A data generating apparatus for measuring radiation dose according to the present invention includes a plurality of radiation sensing units including a semiconductor element for sensing radiation, and a current amount flowing through the semiconductor element in a state in which a predetermined amount of radiation is irradiated from an external radiation source. The controller may include a DB generator configured to measure and size a gate-source voltage of the semiconductor device according to a plurality of currents flowing through the semiconductor device. According to the present invention, the magnitude of the gate-source voltage according to the amount of current flowing through the semiconductor device is made into a database, whereby the exposure amount of radiation radiated to the satellite can be measured more accurately.

또한, 반도체 소자에 흐르는 전류량에 따른 게이트-소스 전압의 상관 관계를 도출함으로써, 반도체 소자를 구성하는 산화물과 공간 전하 밀도 사이의 분포를 고찰할 수 있는 정보를 제공할 수 있다. In addition, by deriving a correlation between the gate and the source voltage according to the amount of current flowing through the semiconductor device, it is possible to provide information for considering the distribution between the oxide constituting the semiconductor device and the space charge density.

방사선, 조사량, 피폭량, 반도체 소자, RADFET Radiation, radiation dose, exposure dose, semiconductor device, RADFET

Description

다수의 드레인 전류 변화 값을 측정하는 반도체 소자를 이용한 방사선량 측정을 위한 데이터 생성 방법 및 장치{DATA GENERATION METHOD AND APPARATUS FOR RADIATION DOSE MEASUREMENT USING SEMICONDUCTOR DEVICE MEASURING MULTIPLE DRAIN CURRENT LEVEL} DATA GENERATION METHOD AND APPARATUS FOR RADIATION DOSE MEASUREMENT USING SEMICONDUCTOR DEVICE MEASURING MULTIPLE DRAIN CURRENT LEVEL}

본 발명은 다수의 드레인 전류 변화 값을 측정하는 반도체 소자를 이용한 방사선량 측정을 위한 데이터 생성 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 소자인 RADFET에 흐르는 전류량에 따른 게이트-소스 전압의 크기를 데이터 베이스화 하는 방사선량 측정을 위한 데이터 생성 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a data generation method and apparatus for measuring radiation dose using a semiconductor device for measuring a plurality of drain current change values, and more particularly, the magnitude of the gate-source voltage according to the amount of current flowing through the semiconductor device RADFET. The present invention relates to a data generating method and apparatus for measuring a radiation dose to be databased.

최근 들어 우주 개발 및 통신을 위하여 많은 인공 위성들이 우주에 발사되어 사용되고 있으며, 이들 인공 위성에 탑재된 반도체 등의 각종 전기 소자는 지구에서 보다 많은 양의 우주 방사선에 그대로 노출되어 있어 오 동작 및 이상 작동하는 경우를 피할 수 없는 실정이다. 특히, 방사선 피폭 효과(dose effects) 및 단일 사건 효과(single event effects: SEE)등에 의하여 우주 방사선에 장착되는 각종 전자 제품 및 부품의 기존 성능이 약화될 수 있다. In recent years, many satellites have been launched and used in space for space development and communication, and various electric devices such as semiconductors mounted on these satellites are exposed to a larger amount of cosmic radiation on Earth, which causes malfunction and abnormal operation. This situation is inevitable. In particular, the existing performance of various electronic products and components mounted on the cosmic radiation may be weakened by radiation exposure effects and single event effects (SEE).

종래에는 인공 위성에 직접 방사선 측정 장치를 탑재시켰으나, 기존의 방사 선 측정 장치는 일반적으로 부피가 크며 무겁기 때문에 인공 위성에 탑재시켜 발사시키는 데에 적합하지 않았다. Conventionally, the radiation measuring apparatus is directly mounted on the satellite, but the conventional radiation measuring apparatus is generally not bulky and heavy, and thus is not suitable for launching on a satellite.

따라서 최근에는 지상에 우주 방사선 환경 재현 시설을 갖춘 상태에서 방사선 측정을 위한 기초 데이터를 생성하고, 기초 데이터와 우주에서 측정된 데이터를 이용하여 우주 공간에 포함되는 이온화 방사선(ionizing radiation) 량을 추정하는 방식이 도입되었다. Therefore, in recent years, basic data for measuring radiation is generated with a space radiation environment reproducing facility on the ground, and the amount of ionizing radiation included in space is estimated using the basic data and data measured in space. The method was introduced.

즉, 우주 방사선 환경 재현 시설이 갖춰진 상태에서 방사선의 조사량을 변화시켜가면서 RADFET에 10㎂의 전류를 통과시켰을 때, RADFET의 게이트-소스 전압에 해당하는 문턱 전압의 크기를 측정하도록 한다. 그리고, 우주로 발사된 인공 위성에 부착되어 있는 RADFET에 10㎂의 전류를 통과시켰을 때 RADFET의 문턱 전압의 크기를 측정하고, 측정된 문턱 전압을 이용하여 현재 인공 위성에 방사되는 방사선의 피폭량을 추정하도록 하였다. In other words, when a current of 10 mA is passed through the RADFET while changing the radiation dose while the space radiation environment reproduction facility is equipped, the threshold voltage corresponding to the gate-source voltage of the RADFET is measured. In addition, when a current of 10 mA is passed through the RADFET attached to the satellite launched into space, the threshold voltage of the RADFET is measured, and the amount of radiation currently emitted to the satellite is estimated using the measured threshold voltage. It was made.

그러나, 종래 기술에 의하면 10㎂ 한 가지의 전류를 통과시켰을 경우에 한하여 RADFET의 문턱 전압의 크기를 측정하는 방식을 이용하였는바, 측정된 문턱 전압에 대한 데이터의 개수가 1개로 국한되므로 방사선의 피폭량을 정확하게 측정하기 어렵다는 문제점이 있다. However, according to the prior art, a method of measuring the magnitude of the threshold voltage of the RADFET is performed only when one current of 10 mA is passed. Since the number of data of the measured threshold voltage is limited to one, the amount of radiation exposure There is a problem that it is difficult to measure accurately.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 우주 환경에서 인공 위성에 방사되는 방사선의 피폭량을 더욱 정확하게 추정하기 위한 데이터 생성 방법 및 장 치를 제공하는 것이다.Accordingly, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a data generation method and apparatus for more accurately estimating the exposure amount of radiation emitted to the satellite in the space environment.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 방사선량 측정을 위한 데이터 생성 장치는, 방사선을 감지하는 반도체 소자를 포함하는 복수의 방사선 감지부, 외부의 방사선원으로부터 일정량의 방사선이 조사되는 상태에서, 상기 반도체 소자에 흐르는 전류량을 변경시키는 제어부, 그리고 상기 반도체 소자에 흐르는 다수의 전류량에 따른 상기 반도체 소자의 게이트-소스 전압의 크기를 측정하여 데이터 베이스화 하는 DB 생성부를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a data generating apparatus for measuring radiation dose includes a plurality of radiation sensing units including a semiconductor element sensing radiation, and a state in which a predetermined amount of radiation is irradiated from an external radiation source. The controller may include a controller configured to change the amount of current flowing through the semiconductor device, and a DB generator configured to measure and form a database of the gate-source voltage of the semiconductor device according to a plurality of currents flowing through the semiconductor device.

다수의 직류 전압을 상기 제어부로 출력하는 전압공급부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a voltage supply unit configured to output a plurality of DC voltages to the controller.

상기 방사선 감지부는, 제1 입력 단자는 상기 전압공급부에 연결되고, 제2 입력 단자는 상기 반도체 소자의 소스에 연결되며, 출력 단자는 상기 반도체 소자의 게이트에 연결되는 연산 증폭기, 그리고 상기 반도체 소자의 소스와 접지 전원 사이에 연결되는 저항을 더 포함할 수 있다.The radiation detector may include: an operational amplifier having a first input terminal connected to the voltage supply unit, a second input terminal connected to a source of the semiconductor device, and an output terminal connected to a gate of the semiconductor device; It may further include a resistor connected between the source and the ground power supply.

상기 제어부는, 상기 제1 입력 단자에 인가되는 전압을 조절하여 상기 반도체 소자에 흐르는 전류량을 복수의 레벨로 변경시킬 수 있다.The controller may change the amount of current flowing through the semiconductor device to a plurality of levels by adjusting a voltage applied to the first input terminal.

상기 반도체 소자에 흐르는 전류량은 다음의 수학식과 같이 나타낼 수 있다.The amount of current flowing through the semiconductor device can be expressed by the following equation.

IDS = V/RI DS = V / R

여기서, IDS는 상기 반도체 소자에 흐르는 전류량을 의미하고, V는 상기 제1 입력 단자에 인가되는 전압을 의미하며, 상기 R은 상기 저항의 저항값을 의미한다.Here, I DS denotes an amount of current flowing through the semiconductor device, V denotes a voltage applied to the first input terminal, and R denotes a resistance value of the resistor.

상기 반도체 소자는 RADFET일 수 있다. The semiconductor device may be a RADFET.

상기 방사선원은 방사선의 조사량을 변화시켜가면서 방사선을 조사할 수 있다.The radiation source may irradiate the radiation while changing the radiation dose.

본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 측정을 위한 데이터 생성 방법은, 외부의 방사선원으로부터 일정량의 방사선을 조사받는 단계, 방사선을 감지하는 반도체 소자에 흐르는 전류량을 변경시키는 단계, 상기 반도체 소자에 흐르는 전류량에 따른 상기 반도체 소자의 게이트-소스 전압의 크기를 측정하는 단계, 그리고 상기 반도체 소자에 흐르는 전류량에 따른 다수의 게이트-소스 전압의 크기를 데이터 베이스화 하는 단계를 포함한다. According to another exemplary embodiment of the present invention, a data generation method for measuring radiation may include: irradiating a predetermined amount of radiation from an external radiation source, changing a current amount flowing through a semiconductor device that senses radiation, and controlling the amount of current flowing through the semiconductor device. And measuring the magnitudes of the gate-source voltages of the semiconductor devices, and databaseting the magnitudes of the plurality of gate-source voltages according to the amount of current flowing through the semiconductor devices.

상기 반도체 소자에 흐르는 전류량을 변경시키는 단계는, 상기 반도체 소자에 흐르는 전류량을 1 ~ 2000 ㎂ 사이에 포함되는 복수의 레벨로 변경시킬 수 있다. In the changing of the amount of current flowing through the semiconductor device, the amount of current flowing through the semiconductor device may be changed to a plurality of levels included between 1 and 2000 mA.

이와 같이 본 발명에 의하면, 반도체 소자에 흐르는 전류량에 따른 게이트-소스 전압의 크기를 데이터 베이스화 함으로써, 인공 위성에 방사되는 방사선의 피폭량을 더욱 정확하게 측정할 수 있다. As described above, according to the present invention, the magnitude of the gate-source voltage according to the amount of current flowing through the semiconductor device is made into a database, so that the exposure amount of the radiation radiated to the satellite can be measured more accurately.

또한, 반도체 소자에 흐르는 전류량에 따른 게이트-소스 전압의 상관 관계를 도출함으로써, 반도체 소자를 구성하는 산화물과 공간 전하 밀도 사이의 분포를 고찰할 수 있는 정보를 제공할 수 있다. In addition, by deriving a correlation between the gate and the source voltage according to the amount of current flowing through the semiconductor device, it is possible to provide information for considering the distribution between the oxide constituting the semiconductor device and the space charge density.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

먼저 도 1 내지 도 3을 통하여 본 발명의 실시예에 따른 방사선 측정을 위한 데이터 생성 방법에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방사선 측정을 위한 데이터 생성 장치의 구성을 나타내는 도면이다. First, a data generation method for measuring radiation according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. 1 is a view showing the configuration of a data generating device for measuring radiation according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 것처럼 데이터 생성 장치(100)는 전압공급부(110), 제어부(120), 복수의 제1 센서부(130), 복수의 제2 센서부(140), 데이터 저장부(150) 및 데이터 베이스(DB) 생성부(160)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the data generating device 100 includes a voltage supply unit 110, a control unit 120, a plurality of first sensor units 130, a plurality of second sensor units 140, and a data storage unit 150. And a database (DB) generator 160.

전압공급부(110)는 제1 연산 증폭기(134) 및 제2 연산 증폭기(144)의 반전단자(-)에 인가될 다수의 직류 전압을 공급한다. The voltage supply unit 110 supplies a plurality of DC voltages to be applied to the inverting terminals (−) of the first operational amplifier 134 and the second operational amplifier 144.

제어부(120)는 전압공급부(110)로부터 출력된 직류 전압을 조절하여 제1 RADFET(132) 및 제2 RADFET(142)에 각각 흐르는 드레인-소스 전류(IDS1, IDS2)의 양을 변경시킬 수 있다. The controller 120 adjusts the DC voltage output from the voltage supply unit 110 to change the amount of drain-source currents I DS1 and I DS2 flowing through the first RADFET 132 and the second RADFET 142, respectively. Can be.

제1 센서부(130)는 대기 중에 존재하는 방사선을 감지하는 부분으로서, 제1 RADFET(132), 제1 연산 증폭기(op-amp)(134) 및 저항(R1)을 포함한다. The first sensor unit 130 detects radiation existing in the atmosphere and includes a first RADFET 132, a first op-amp 134, and a resistor R1.

먼저 RADFET(radiation-sensitive field effect transistor)는 우주 공간에 포함되는 이온화 방사선(ionizing radiation)을 측정하기 위해 사용되는 반도체 소 자의 일종이다. RADFET는 MOSFET를 개량한 것으로, 방사선 측정 효과가 가장 크며 우주 공간에서 방사선을 측정하는데 가장 널리 이용되고 있는 센서이다. RADFET는 방사선을 감지하며, 감지된 방사선의 양에 따라 물성이 달라지는 특징을 가지고 있다. 도 1에 도시한 제1 RADFET(132)와 제2 RADFET(142)는 각각 p 채널 MOSFET 형태로 나타내었으며, n 채널 MOSFET 형태로 용이하게 설계 변경이 가능하다.First, a radiation-sensitive field effect transistor (RADFET) is a type of semiconductor element used to measure ionizing radiation contained in space. RADFETs are an improvement over MOSFETs and have the greatest radiation measuring effectiveness and are the most widely used sensors for measuring radiation in space. RADFETs detect radiation and have different properties depending on the amount of radiation detected. The first RADFET 132 and the second RADFET 142 shown in FIG. 1 are shown in the form of p-channel MOSFETs, respectively, and can be easily changed in the form of n-channel MOSFETs.

도 1에서 보는 바와 같이, 제1 RADFET(132)의 드레인(D)은 Vcc 전원에 연결되고, 제1 RADFET(132)의 소스(S)와 접지 전원(0V) 사이에는 저항(R1)이 연결되어 있다. As shown in FIG. 1, the drain D of the first RADFET 132 is connected to a Vcc power supply, and a resistor R1 is connected between the source S of the first RADFET 132 and the ground power supply 0V. It is.

제1 연산 증폭기(134)의 반전단자(-)는 전압공급부(110)와 연결되며, 제1 연산 증폭기(134)의 출력단은 제1 RADFET(132)의 게이트(G)와 연결된다. 또한, 제1 RADFET(132)의 소스(S)와 제1 저항(R1)의 접점은 제1 연산 증폭기(134)의 비반전단자(+)에 연결되어, 제1 RADFET(132)의 소스(S)에 걸리는 전압은 제1 연산 증폭기(134)로 피드백된다. The inverting terminal (−) of the first operational amplifier 134 is connected to the voltage supply unit 110, and the output terminal of the first operational amplifier 134 is connected to the gate G of the first RADFET 132. In addition, the contact point of the source S of the first RADFET 132 and the first resistor R1 is connected to the non-inverting terminal (+) of the first operational amplifier 134, so that the source of the first RADFET 132 ( The voltage across S) is fed back to the first operational amplifier 134.

제1 연산 증폭기(134)의 반전단자(-)에는 V1- 전압이 인가되고, 제1 연산 증폭기(134)의 비반전단자(+)에는 V1+ 전압이 인가되며, V1- 전압과 V1+ 전압의 크기가 유사하게 되면 제1 연산 증폭기(134)의 출력단에는 증폭된 전압이 출력된다.First inverting terminal of the operational amplifier 134 (-), the V 1-voltage is applied, the first operation non-inverting terminal (+) of amplifier 134, it is applied to the V 1 + voltage, V 1-voltage and When the magnitudes of the V 1 + voltages are similar, an amplified voltage is output to the output terminal of the first operational amplifier 134.

여기서, 제1 RADFET(132)의 게이트(G)에 높은 전압이 인가되면, 제1 RADFET(132)의 게이트-소스 전압(VGS1) 값은 문턱 전압보다 커지므로 제1 RADFET(132)는 턴온 상태가 되며, 제1 RADFET(132)의 드레인(D)과 소스(S) 사이에 는 전류가 도통하게 된다. 여기서 제1 RADFET(132)의 드레인(D)과 소스(S) 사이를 흐르는 전류(IDS1)의 크기는 다음의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다. Here, when a high voltage is applied to the gate G of the first RADFET 132, the gate-source voltage V GS1 of the first RADFET 132 is greater than the threshold voltage, so that the first RADFET 132 is turned on. In this state, current flows between the drain D and the source S of the first RADFET 132. The magnitude of the current I DS1 flowing between the drain D and the source S of the first RADFET 132 may be expressed by Equation 1 below.

IDS1 = V1-/R1I DS1 = V 1- / R1

제어부(120)는 제1 연산 증폭기(134)의 반전단자(-)에 인가되는 전압(V1-)의 크기를 조절함으로써 드레인-소스 전류(IDS1)의 세기를 변화시킬 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면 제어부(120)는 제1 RADFET(132)에 흐르는 드레인-소스 전류(IDS1)량을 1㎂에서 100㎂ 사이의 범위에서 256개의 레벨로 나누어 흐르도록 설정할 수 있다. The controller 120 may change the intensity of the drain-source current I DS1 by adjusting the magnitude of the voltage V 1 -applied to the inverting terminal − of the first operational amplifier 134. According to an exemplary embodiment of the present invention, the controller 120 may set the amount of the drain-source current I DS1 flowing in the first RADFET 132 to be divided into 256 levels in a range of 1 to 100 mA.

복수의 제1 센서부(130)는 각각의 드레인-소스 전류(IDS1)량에 따른 게이트-소스 전압(VGS1) 값을 측정하여, 드레인-소스 전류(IDS1) 데이터 및 게이트-소스 전압(VGS1) 데이터를 데이터 저장부(150)로 전달한다. A plurality of first sensors 130 are each of the drain-to measure the source voltage (V GS1) value, the drain-to-gate in accordance with (I DS1) source current amount of source current (I DS1) data, and the gate-source voltage (V GS1 ) transfers the data to the data storage unit 150.

복수의 제2 센서부(140)는 제1 센서부(130)와 마찬가지로 제2 RADFET(142), 제2 연산 증폭기(144) 및 저항(R2)을 포함한다. 제2 RADFET(142)와 제2 연산 증폭기(144) 사이의 연결 관계 및 각각의 기능은 제1 RADFET(132)와 제1 연산 증폭기(134)의 그것과 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다. Like the first sensor unit 130, the plurality of second sensor units 140 may include a second RADFET 142, a second operational amplifier 144, and a resistor R2. Since the connection relationship and the respective functions between the second RADFET 142 and the second operational amplifier 144 are the same as those of the first RADFET 132 and the first operational amplifier 134, redundant description thereof will be omitted.

그리고, 제2 RADFET(142)의 드레인(D)과 소스(S) 사이를 흐르는 전류(IDS2)의 크기는 다음의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다. The magnitude of the current I DS2 flowing between the drain D and the source S of the second RADFET 142 may be expressed by Equation 2 below.

IDS2 = V2-/R2I DS2 = V 2- / R2

제어부(120)는 제2 연산 증폭기(144)의 반전단자(-)에 인가되는 전압(V2-)의 크기를 조절함으로써 드레인-소스 전류(IDS2)의 세기를 변화시킬 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면 제어부(120)는 제2 RADFET(142)에 흐르는 드레인-소스 전류(IDS2)량을 100㎂에서 2000㎂ 사이의 범위에서 256 레벨로 나누어 흐르도록 설정할 수 있다. The controller 120 may change the intensity of the drain-source current I DS2 by adjusting the magnitude of the voltage V 2 -applied to the inverting terminal (−) of the second operational amplifier 144. According to the exemplary embodiment of the present invention, the controller 120 may set the amount of the drain-source current I DS2 flowing in the second RADFET 142 to be divided into 256 levels in a range of 100 mA to 2000 mA.

제2 센서부(140)는 각각의 드레인-소스 전류(IDS2)량에 따른 게이트-소스 전압(VGS2) 값을 측정하여, 드레인-소스 전류(IDS2) 데이터 및 게이트-소스 전압(VGS2) 데이터를 데이터 저장부(150)로 전달한다. A second sensor unit 140, each of the drain-source voltage (V GS2) by measuring the value of the drain-source current (I DS2) data, and the gate-source voltage (V gate in accordance with (I DS2) source current amount GS2 ) delivers the data to the data storage 150.

여기서, 본 발명의 실시예에 따르면 제1 RADFET(132)는 채널 폭이 약 300㎛이고 길이는 약 50㎛인 형태를 가지며, 제2 RADFET(142)는 채널 폭이 약 868㎛이고 길이는 약 11㎛인 형태를 가진다. 또한 제1 RADFET(132)와 제2 RADFET(142)의 게이트 산화물는 약 400nm의 두께를 가지는 것으로 설정한다. According to an embodiment of the present invention, the first RADFET 132 has a channel width of about 300 μm and a length of about 50 μm, and the second RADFET 142 has a channel width of about 868 μm and a length of about It has a shape of 11㎛. In addition, the gate oxides of the first RADFET 132 and the second RADFET 142 are set to have a thickness of about 400 nm.

일반적으로 드레인-소스 전류량은 채널 길이에 대한 채널 폭에 비례하므로, 제1 RADFET(132)에 비하여 제2 RADFET(142)는 더욱 많은 전류를 통과시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 RADFET(132)는 100㎂ 이하의 소량의 전 류(IDS1)가 흐르도록 설정하고, 제2 RADFET(142)는 100㎂ 이상의 많은 양의 전류(IDS2)가 흐르도록 설정할 수 있다. In general, since the drain-source current amount is proportional to the channel width with respect to the channel length, the second RADFET 142 may pass more current than the first RADFET 132. Therefore, according to an embodiment of the present invention, the first RADFET 132 is set to flow a small amount of current I DS1 of 100 mA or less, and the second RADFET 142 is a large amount of current I or more. DS2 ) can be set to flow.

한편, 도 1에 도시한 것과 같이 드레인-소스 전류(IDS1, IDS2)에 따른 게이트-소스 전압(VGS1, VGS2) 값을 더욱 정확하게 측정하기 위하여 제1 센서부(130)와 제2 센서부(140)를 각각 복수 개(도 1에서는 각각 4개씩 설치된 것으로 도시함)가 설치할 수 있다. 즉, 데이터 생성 장치(100)는 복수의 제1 센서부(130) 또는 복수의 제2 센서부(140)를 통해 측정되는 각각의 게이트-소스 전압(VGS1, VGS2)값을 평균 처리하여 더욱 정확하게 데이터를 획득할 수도 있다. 또한, 데이터 생성 장치(100)는 측정된 데이터 값을 통하여 오동작하는 제1 센서부(130) 또는 제2 센서부(140)를 검출할 수 있다. On the other hand, as shown in Figure 1 in order to more accurately measure the gate-source voltage (V GS1 , V GS2 ) according to the drain-source current (I DS1 , I DS2 ), the first sensor unit 130 and the second A plurality of sensor units 140 (shown as four installed in FIG. 1, respectively) may be installed. That is, the data generating apparatus 100 averages the values of the gate-source voltages V GS1 and V GS2 measured through the plurality of first sensor units 130 or the plurality of second sensor units 140. Data can be obtained more accurately. In addition, the data generating apparatus 100 may detect the malfunctioning first sensor unit 130 or the second sensor unit 140 through the measured data value.

또한 본 발명의 실시예에서는 드레인-소스 전류량의 크기에 따라 2가지 종류의 RADFET(132, 142)로 설계하였으나, 넓은 범위의 전류량을 변화시킬 수 있는 1가지 종류의 RADFET로 구현이 가능하다. In addition, in the exemplary embodiment of the present invention, two types of RADFETs 132 and 142 are designed according to the size of the drain-source current amount, but one type of RADFETs capable of changing a wide range of current amounts may be implemented.

데이터 저장부(150)는 복수의 제1 센서부(130)와 복수의 제2 센서부(140)로부터 드레인-소스 전류(IDS1, IDS2) 데이터 및 게이트-소스 전압(VGS1, VGS2) 데이터를 수신하여 저장한다. 여기서, 도 1에서는 제1 센서부(130)와 제2 센서부(140)가 각각 4개씩 설치된 것으로 도시하였으므로, 데이터 저장부(150)는 16개의 채널을 통하여 각각 4개씩의 드레인-소스 전류(IDS1, IDS2) 데이터 및 게이트-소스 전압(VGS1, VGS2) 데이터를 수신한다. 또한, 데이터 저장부(150)는 멀티플렉서(multiplexer) 형태로 구현될 수 있으며, 전달받은 4개씩의 데이터에 대한 평균값을 산출하여 DB 생성부(160)로 출력할 수 있다. 그리고 데이터 저장부(150)는 온도에 따른 데이터의 변화량을 측정하기 위하여 온도를 변화시켜 가면서 데이터를 측정할 수도 있다. The data storage unit 150 includes the drain-source currents I DS1 and I DS2 data and the gate-source voltages V GS1 and V GS2 from the plurality of first sensor units 130 and the plurality of second sensor units 140. ) Receive and store data. Here, in FIG. 1, four first sensor units 130 and four second sensor units 140 are respectively provided, so that the data storage unit 150 has four drain-source currents each through sixteen channels. I DS1 , I DS2 ) data and gate-source voltage (V GS1 , V GS2 ) data. In addition, the data storage unit 150 may be implemented in the form of a multiplexer. The data storage unit 150 may calculate an average value of the received four pieces of data and output the average value to the DB generator 160. In addition, the data storage unit 150 may measure the data while changing the temperature in order to measure the amount of change of the data according to the temperature.

DB 생성부(160)는 데이터 저장부(150)로부터 전달받은 드레인-소스 전류(IDS1, IDS2) 데이터 및 게이트-소스 전압(VGS1, VGS2) 데이터를 이용하여 데이터 베이스화 할 수 있다. 특히, DB 생성부(160)는 일정량의 방사선을 조사받은 상태에서 RADFET에 흐르는 전류의 전류량에 따른 게이트-소스 전압 데이터를 룩업 테이블(look up table) 형태로 나타낼 수도 있고, 도 3과 같은 특성 그래프 형태로 나타낼 수도 있다. The DB generator 160 may make a database using the drain-source currents I DS1 and I DS2 data and the gate-source voltages V GS1 and V GS2 data received from the data storage unit 150. In particular, the DB generator 160 may display the gate-source voltage data according to the amount of current flowing through the RADFET in a state of being irradiated with a predetermined amount of radiation in the form of a look up table, and a characteristic graph as shown in FIG. 3. It can also be represented in the form.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 방사선 측정을 위한 데이터를 생성하는 방법을 나타내는 순서도이다. 2 is a flowchart illustrating a method of generating data for radiation measurement according to an embodiment of the present invention.

우선 방사선 측정을 위한 데이터를 생성하기 위해서는 인공 우주 방사선 환경 재현 시설이 구축되어 있어야 한다. 즉, 우주의 온도, 기압 등의 대기 조건이 우주와 가장 밀접한 상태로 구현된 상태에서 우선 방사선 측정을 위한 실험을 수행하도록 한다. First of all, the artificial space radiation environment reproduction facility should be built in order to generate data for radiological measurement. That is, experiments for measuring radiation should be carried out in a state where the atmospheric conditions such as the temperature and air pressure of the universe are most closely related to the universe.

먼저 방사선원을 데이터 생성 장치(100)에 조사시키는 방사 모드 상태에서, 방사선원에 해당하는 Co60을 일정 기간 동안 복수의 제1 RADFET(132)와 복수의 제2 RADFET(142)에 조사하도록 한다(S210). 방사 모드 상태에서는, 제1 RADFET(132)와 제2 RADFET(142)의 게이트-소스 전압(VGS1, VGS2)은 5V를 유지하도록 한다. First, in a radiation mode in which the radiation source is irradiated to the data generating apparatus 100, Co 60 corresponding to the radiation source is irradiated to the plurality of first RADFETs 132 and the plurality of second RADFETs 142 for a predetermined period of time (S210). ). In the radiation mode state, the gate-source voltages V GS1 and V GS2 of the first RADFET 132 and the second RADFET 142 are maintained at 5V.

그리고, 방사선 원료인 Co60을 일정 기간 동안 방사시킨 다음, Co60의 방사를 중단하면 데이터 생성 장치(100)는 드레인-소스 전류(IDS1, IDS2) 데이터 및 게이트-소스 전압(VGS1, VGS2) 데이터를 획득할 수 있는 리드 아웃 모드(read-out mode)로 전환된다(S220). In addition, after radiating Co 60 , which is a radiation source, for a predetermined period of time, when radiation of Co 60 is stopped, the data generating apparatus 100 may drain-source currents I DS1 and I DS2 data and gate-source voltages V GS1 , V GS2 ) is switched to a read-out mode in which data can be acquired (S220).

이때, 방사선의 조사량이 증가할수록 제1 RADFET(132)와 제2 RADFET(142)의 문턱 전압은 증가하며, RADFET의 문턱 전압 변화량(ΔVo)은 다음의 수학식 3과 같이 표시할 수 있다. 여기서 문턱 전압은 제1 RADFET(132)와 제2 RADFET(142)가 턴온되는 지점의 게이트-소스 전압을 의미한다. At this time, as the radiation dose increases, the threshold voltages of the first RADFET 132 and the second RADFET 142 increase, and the threshold voltage change amount ΔV o of the RADFET may be expressed by Equation 3 below. Here, the threshold voltage refers to the gate-source voltage at the point where the first RADFET 132 and the second RADFET 142 are turned on.

ΔVo = α· DΥ ΔV o = α · D Υ

여기서 D는 게이트 전압이 5V인 상태에서 흡수된 총 방사선 량을 나타내며, α 값과 γ 값은 제1 RADFET(132)와 제2 RADFET(142)의 특성 상수를 나타낸다. α 값과 γ값은 RADFET의 물성, 예를 들면 게이트 산화물의 유전율, 두께 등에 의해서 결정되며, 게이트 산화물의 두께가 400nm인 경우 α 값은 0.0049이고 γ 값은 0.8137이다. 따라서, 측정된 문턱 전압 변화량(ΔVo)을 수학식 3에 대입하여 Co60로부터 조사된 방사선의 피폭량을 구할 수 있다. D denotes the total amount of radiation absorbed when the gate voltage is 5 V, and α and γ denote characteristic constants of the first RADFET 132 and the second RADFET 142. The α and γ values are determined by the physical properties of the RADFET, for example, the dielectric constant and thickness of the gate oxide. The α value is 0.0049 and the γ value is 0.8137 when the gate oxide thickness is 400 nm. Therefore, the exposure amount of the radiation irradiated from Co 60 can be obtained by substituting the measured threshold voltage change ΔV o into Equation 3.

사용자는 리드 아웃 모드에서, 제1 RADFET(132)와 제2 RADFET(142)에 흐르는 드레인-소스 전류(IDS1, IDS2)량의 크기를 변경시킨다(S230). 즉, 제어부(120)는 제1 RADFET(132)에 흐르는 드레인-소스 전류(IDS1)량을 1㎂에서 100㎂ 사이의 범위에서 256개의 레벨로 순차적으로 흐르도록 하고, 제2 RADFET(142)에 흐르는 드레인-소스 전류(IDS2)량을 100㎂에서 2000㎂ 사이의 범위에서 256개의 레벨로 순차적으로 흐르도록 제어한다. In the read-out mode, the user changes the magnitudes of the drain-source currents I DS1 and I DS2 flowing in the first RADFET 132 and the second RADFET 142 (S230). That is, the controller 120 sequentially flows the drain-source current I DS1 flowing through the first RADFET 132 at 256 levels in a range of 1 ㎂ to 100 ㎂, and the second RADFET 142. The amount of drain-source current (I DS2 ) flowing in is controlled to sequentially flow through 256 levels in a range of 100 mA to 2000 mA.

이때 데이터 생성 장치(100)는 각각의 레벨에 해당하는 드레인-소스 전류(IDS1, IDS2)량에 따른 게이트-소스 전압(VGS1, VGS2)의 크기를 측정한다(S240). In this case, the data generating apparatus 100 measures the magnitude of the gate-source voltages V GS1 and V GS2 according to the amounts of the drain-source currents I DS1 and I DS2 corresponding to the respective levels (S240).

그리고, 측정된 드레인-소스 전류(IDS1, IDS2) 데이터 및 게이트-소스 전압(VGS1, VGS2) 데이터는 데이터 저장부(150)로 전달되며, DB 생성부(160)는 수신된 데이터를 이용하여 도 3과 같은 특성 그래프를 생성한다(S250). 여기서, 데이터 생성 장치(100)는 복수의 제1 RADFET(132) 또는 복수의 제2 RADFET(142)를 통해 측정되는 각각의 게이트-소스 전압(VGS1, VGS2)값을 평균 처리하여 데이터를 획득할 수 있다. The measured drain-source current I DS1 and I DS2 data and gate-source voltage V GS1 and V GS2 data are transferred to the data storage 150, and the DB generator 160 receives the received data. Using to generate a characteristic graph as shown in Figure 3 (S250). Here, the data generating apparatus 100 averages the values of the gate-source voltages V GS1 and V GS2 measured by the plurality of first RADFETs 132 or the plurality of second RADFETs 142, and performs data processing. Can be obtained.

이와 같이 수학식 3에서 구한 특정 피폭량의 방사선이 조사되는 상태에서, 드레인-소스 전류(IDS1, IDS2)량에 따른 게이트-소스 전압(VGS1, VGS2)에 대한 특성 그래프가 생성되면, 데이터 생성 장치(100)는 다시 방사 모드로 전환된다. 그리고, 방사 모드에서 데이터 생성 장치(100)에 Co60을 일정 기간 동안 조사시키면 더 많은 방사선 량이 존재하게 된다. 따라서, 데이터 생성 장치(100)는 S210 ~ S250 단계를 반복함으로써, 특정 방사선 량이 존재하는 상태에서 드레인-소스 전류(IDS)량에 따른 게이트-소스 전압(VGS)에 대한 특성 그래프를 생성할 수 있다. In the state where the radiation of the specific exposure obtained in Equation 3 is irradiated, when the characteristic graph for the gate-source voltage (V GS1 , V GS2 ) according to the drain-source current (I DS1 , I DS2 ) amount is generated, The data generating apparatus 100 is switched to the radiation mode again. In addition, when the Co 60 is irradiated to the data generating apparatus 100 in the radiation mode for a predetermined period, a larger amount of radiation exists. Therefore, the data generating apparatus 100 may generate the characteristic graph of the gate-source voltage V GS according to the drain-source current I DS amount in a state in which a specific radiation amount exists by repeating steps S210 to S250. Can be.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 드레인-소스 전류량에 따른 게이트-소스 전압의 특성 그래프를 나타낸 도면이다. 데이터 생성 장치(100)는 도 2에서 설명한 단계(S210 ~ S250)을 거쳐서 획득한 데이터를 이용하여 도 3과 같은 특성 그래프를 생성할 수 있다. 3 is a diagram illustrating a characteristic graph of a gate-source voltage according to a drain-source current amount according to an embodiment of the present invention. The data generating apparatus 100 may generate the characteristic graph as shown in FIG. 3 using the data acquired through the steps S210 to S250 described with reference to FIG. 2.

도 3에 표시된 그래프는 제1 RADFET(132)를 통해 측정된 드레인-소스 전류(IDS)량에 따른 게이트-소스 전압(VGS)에 대한 특성 그래프이다. 3 is a characteristic graph of the gate-source voltage V GS according to the amount of drain-source current I DS measured through the first RADFET 132.

먼저 방사선 원료인 Co60이 방사되지 않는 상태에서(0krad), 제1 RADFET(132)에 흐르는 드레인-소스 전류량을 1㎂에서 100㎂ 사이의 범위에서 256 단계로 나누어 흐르게 하며, 각각의 전류량에 따른 게이트-소스 전압을 측정하여 도 3과 같은 제1 RADFET(132)에 대한 특성 그래프를 생성할 수 있다. First, in the state in which the radiation source Co 60 is not radiated (0 krad), the drain-source current flowing through the first RADFET 132 is divided into 256 steps in a range of 1 ㎂ to 100 ㎂, and according to each amount of current The gate-source voltage may be measured to generate a characteristic graph for the first RADFET 132 as shown in FIG. 3.

그리고, 방사선의 조사량을 1krad, 2krad, 3krad로 점차적으로 증가시켜 가면서, 각각의 방사선의 조사량에 대응하여 제1 RADFET(132)에 흐르는 드레인-소스 전류량에 따른 게이트-소스 전압을 측정하여 도 3에 점선으로 표시된 특성 그래프를 생성할 수 있다. In addition, while gradually increasing the irradiation dose of radiation to 1krad, 2krad, and 3krad, the gate-source voltage according to the drain-source current flowing in the first RADFET 132 is measured in response to the irradiation dose of each radiation in FIG. You can create a characteristic graph represented by a dotted line.

그리고 도 3에는 도시하지 않았으나, 제2 RADFET(142)에 대해서도 드레인-소스 전류(IDS2)량을 100㎂에서 2000㎂ 사이의 범위에서 256 단계로 나누어 흐르게 하며, 각각의 전류량에 따른 게이트-소스 전압을 측정하여 도 3과 같은 방식으로 특성 그래프를 생성할 수 있다. Although not shown in FIG. 3, the drain-source current I DS2 is also flowed in 256 steps in the range of 100 mA to 2000 mA for the second RADFET 142. The characteristic graph may be generated in the same manner as in FIG. 3 by measuring the voltage.

도 3과 같은 특성 그래프가 생성되면, 실제 인공 위성에 장착된 방사선 측정 장치는 도 3의 특성 그래프를 이용하여 우주에서 인공 위성에 조사되는 방사선의 피폭량을 추정할 수 있다. When the characteristic graph as shown in FIG. 3 is generated, the radiation measuring apparatus mounted on the actual satellite may estimate the exposure amount of the radiation irradiated to the satellite in space using the characteristic graph of FIG. 3.

이하에서는 도 4 내지 도 7b를 통하여, 인공 위성에 조사되는 방사선의 피폭량을 측정할 수 있는 방사선 측정 장치에 대해서 설명하기로 한다. Hereinafter, a radiation measuring apparatus capable of measuring an exposure amount of radiation irradiated to a satellite will be described with reference to FIGS. 4 to 7B.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방사선 측정 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 4 is a view showing the configuration of a radiation measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시한 것처럼 방사선 측정 장치(400)는 전압공급부(410), 제어부(420), 제3 센서부(430), 제4 센서부(440), 데이터 저장부(450) 및 데이터 분석부(460)를 포함한다. As shown in FIG. 4, the radiation measuring apparatus 400 includes a voltage supply unit 410, a control unit 420, a third sensor unit 430, a fourth sensor unit 440, a data storage unit 450, and a data analysis unit. 460.

전압공급부(410)는 인공 위성 또는 우주선(도시하지 않음) 내에 포함된 전원 공급 장치(도시하지 않음)로부터 직류 전압(Vin)을 공급받아 제3 연산 증폭기(434) 및 제4 연산 증폭기(444)의 반전단자(-)에 인가될 직류 전압을 출력하여 제어부(420)로 전달한다. The voltage supply unit 410 receives a DC voltage Vin from a power supply device (not shown) included in an artificial satellite or a spacecraft (not shown), and thus, the third operational amplifier 434 and the fourth operational amplifier 444. Outputs a DC voltage to be applied to the inverting terminal (-) of the transfer to the control unit 420.

제어부(420)는 전압공급부(410)로부터 출력된 직류 전압을 조절하여 제3 RADFET(432) 및 제4 RADFET(442)에 각각 흐르는 드레인-소스 전류(IDS3, IDS4)의 양을 변경시킬 수 있다. The controller 420 adjusts the DC voltage output from the voltage supply unit 410 to change the amount of the drain-source currents I DS3 and I DS4 flowing through the third and fourth RADFETs 432 and 442, respectively. Can be.

제3 센서부(430)는 조사되는 방사선을 감지하는 부분으로서, 제3 RADFET(432), 제3 연산 증폭기(434) 및 저항(R3)을 포함한다. 또한, 제4 센서부(440)는 제4 RADFET(442), 제4 연산 증폭기(444) 및 저항(R4)을 포함한다. The third sensor unit 430 detects radiation to be irradiated and includes a third RADFET 432, a third operational amplifier 434, and a resistor R3. In addition, the fourth sensor unit 440 includes a fourth RADFET 442, a fourth operational amplifier 444, and a resistor R4.

여기서, 제어부(420)는 도 1과 마찬가지로 제3 연산 증폭기(434) 및 제4 연산 증폭기(444)의 반전단자(-)에 인가되는 전압(V3-, V4-)의 크기를 조절함으로써 드레인-소스 전류(IDS3, IDS4)의 양을 변경시킬 수 있다. Herein, the control unit 420 adjusts the magnitudes of the voltages V 3 -and V 4 -applied to the inverting terminals (-) of the third operational amplifier 434 and the fourth operational amplifier 444 as in FIG. 1. The amount of drain-source currents I DS3 and I DS4 can be varied.

또한, 도 1과 마찬가지로 제3 RADFET(432)에는 1㎂에서 100㎂ 사이의 범위에 해당하는 전류가 통할 수 있고, 제4 RADFET(442)에는 100㎂에서 2000㎂ 사이의 범위에 해당하는 전류가 통할 수 있다. In addition, similarly to FIG. 1, the third RADFET 432 may pass a current in the range of 1 mA to 100 mA, and the fourth RADFET 442 may have a current in the range of 100 mA to 2000 mA. It can work.

데이터 저장부(450)는 센서부(430)로부터 드레인-소스 전류(IDS3, IDS4)데이터 및 게이트-소스 전압(VGS3, VGS4)데이터를 수신하고, 데이터 분석부(460)는 수신된 데이터를 기초로 도 3에 도시한 특성 그래프를 이용하여 조사되는 방사선의 피폭량을 추정한다. The data storage unit 450 receives the drain-source currents I DS3 and I DS4 data and the gate-source voltages V GS3 and V GS4 data from the sensor unit 430, and the data analyzer 460 receives the data. Based on the collected data, the exposure dose of the irradiated radiation is estimated using the characteristic graph shown in FIG. 3.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 방사선 측정 장치가 방사선의 피폭량을 측정하는 방법을 나타내는 순서도이다. 5 is a flowchart illustrating a method of measuring an exposure amount of radiation by a radiation measuring apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

우주선 또는 인공 위성이 우주 공간의 궤도에 진입한 상태에서, 제어부(420) 는 제3 RADFET(432) 또는 제4 RADFET(442)에 일정량의 드레인-소스 전류(IDS3, IDS4)가 흐르도록 제어한다(S510). With the spacecraft or satellite in orbit in space, the controller 420 causes a certain amount of drain-source currents I DS3 and I DS4 to flow through the third RADFET 432 or the fourth RADFET 442. Control (S510).

드레인-소스 전류(IDS3, IDS4)의 전류량은 각각 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다. The amount of current of the drain-source currents I DS3 and I DS4 may be represented by Equation 4, respectively.

IDS3 = V3-/R3I DS3 = V 3- / R3

IDS4 = V4-/R4I DS4 = V 4- / R4

그리고, 방사선 측정 장치(400)는 제3 RADFET(432) 또는 제4 RADFET(442)에 흐르는 드레인-소스 전류(IDS3, IDS4)량에 따른 게이트-소스 전압(VGS3, VGS4)의 크기를 측정한다(S520). In addition, the radiation measuring apparatus 400 may measure the gate-source voltages V GS3 and V GS4 according to the drain-source currents I DS3 and I DS4 flowing in the third RADFET 432 or the fourth RADFET 442. The size is measured (S520).

데이터 분석부(440)는 드레인-소스 전류(IDS3, IDS4) 데이터 및 게이트-소스 전압(VGS3, VGS4) 데이터를 수신하고, 도 3에 나타낸 특성 그래프를 이용하여 방사선의 피폭량을 측정한다(S530). The data analyzer 440 receives the drain-source current I DS3 and I DS4 data and the gate-source voltage V GS3 and V GS4 data, and measures the exposure dose of the radiation using the characteristic graph shown in FIG. 3. (S530).

여기서, 종래 기술에서는 10㎂ 한 가지의 전류를 통과시켰을 경우에 한하여 RADFET의 게이트-소스 전압의 크기를 측정하였으나, 본 발명의 실시예에 따르면 1 ~ 2000 ㎂ 사이의 전류 중 하나 이상의 레벨에 해당하는 전류를 통과시켜 대응하는 게이트-소스 전압 데이터를 획득할 수 있다. 따라서, 복수의 게이트-소스 전압 데이터를 이용하여 방사선의 피폭량을 추정함으로써, 종래 기술에 비해 더욱 정확하고 편리하게 방사선의 피폭량을 측정할 수 있다. Here, in the prior art, the magnitude of the gate-source voltage of the RADFET was measured only when one current of 10 mA was passed. However, according to an embodiment of the present invention, one or more levels of current between 1 and 2000 mA are applicable. Current can be passed to obtain corresponding gate-source voltage data. Therefore, by estimating the exposure amount of radiation using the plurality of gate-source voltage data, it is possible to measure the exposure amount of radiation more accurately and conveniently than in the prior art.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 방사선 측정 장치의 외형을 나타내는 예시도이다. 도 6에 도시한 방사선 측정 장치(400)는 부피가 120×100×54㎣이며 무게는 480g 이고 3W의 전력이 소비된다. 본 발명의 실시예에 따른 방사선 측정 장치는 종래의 방사선 측정 장치에 비하여 매우 가볍고 작은 형태로 구현이 될 수 있다. 6 is an exemplary view showing an appearance of a radiation measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. The radiation measuring apparatus 400 shown in FIG. 6 has a volume of 120 × 100 × 54 mW, a weight of 480 g, and consumes 3 W of power. Radiation measuring apparatus according to an embodiment of the present invention can be implemented in a very light and small form compared to the conventional radiation measuring apparatus.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 방사선 측정 장치가 부착된 인공 위성을 나타내는 예시도이다. 도 7a에 도시한 인공 위성은 총 무게가 190kg 정도인 소형의 인공 위성으로서, 고도가 약 680km인 궤도에 위치한다. 도 7a와 같이 방사선 측정 장치(400)는 인공 위성의 위 부분에 부착되어 우주에 포함되는 방사선의 양을 측정한다. 도 7b에 도시한 인공 위성은 총 무게가 100kg 정도로서 낮은 고도의 궤도에 위치한다. 도 7b와 같이 방사선 측정 장치(400)는 인공 위성의 아래 부분에 부착되어 우주에 포함되는 방사선의 양을 측정한다. 7A and 7B are exemplary views illustrating a satellite to which a radiation measuring apparatus according to an embodiment of the present invention is attached. The satellite shown in FIG. 7A is a small satellite having a total weight of about 190 kg and is located in orbit having an altitude of about 680 km. As shown in FIG. 7A, the radiation measuring apparatus 400 is attached to the upper portion of the satellite and measures the amount of radiation included in the universe. The satellite shown in FIG. 7B is located at orbit at a low altitude with a total weight of about 100 kg. As shown in FIG. 7B, the radiation measuring apparatus 400 is attached to the lower portion of the satellite and measures the amount of radiation included in the universe.

이와 같이 본 발명에 따르면 RADFET에 흐르는 전류량을 다수의 레벨로 나누고, 각 레벨의 전류량에 따른 게이트-소스 전압의 크기를 데이터 베이스화 함으로써, 인공 위성에 방사되는 방사선의 피폭량을 더욱 정확하게 측정할 수 있다. As described above, according to the present invention, by dividing the amount of current flowing through the RADFET into a plurality of levels and making a database of the magnitude of the gate-source voltage according to the amount of current at each level, it is possible to more accurately measure the amount of radiation emitted to the satellite.

또한, 본 발명에 따르면 RADFET에 흐르는 전류량에 따른 게이트-소스 전압의 상관 관계를 도출할 수 있으므로, RADFET을 구성하는 반도체의 산화물과 공간 전하 밀도 사이의 분포를 고찰할 수 있는 정보를 제공할 수 있다. In addition, according to the present invention, since the correlation between the gate and the source voltage according to the amount of current flowing through the RADFET can be derived, it is possible to provide information for considering the distribution between the oxide and the space charge density of the semiconductor constituting the RADFET. .

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방사선 측정을 위한 데이터 생성 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 1 is a view showing the configuration of a data generating device for measuring radiation according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 방사선 측정을 위한 데이터를 생성하는 방법을 나타내는 순서도이다. 2 is a flowchart illustrating a method of generating data for radiation measurement according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 드레인-소스 전류량에 따른 게이트-소스 전압의 특성 그래프를 나타낸 도면이다. 3 is a diagram illustrating a characteristic graph of a gate-source voltage according to a drain-source current amount according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방사선 측정 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 4 is a view showing the configuration of a radiation measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 방사선 측정 장치가 방사선의 피폭량을 측정하는 방법을 나타내는 순서도이다. 5 is a flowchart illustrating a method of measuring an exposure amount of radiation by a radiation measuring apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 방사선 측정 장치의 외형을 나타내는 예시도이다. 6 is an exemplary view showing an appearance of a radiation measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 방사선 측정 장치가 부착된 인공 위성을 나타내는 예시도이다. 7A and 7B are exemplary views illustrating a satellite to which a radiation measuring apparatus according to an embodiment of the present invention is attached.

Claims (11)

방사선을 감지하는 반도체 소자를 포함하는 복수의 방사선 감지부,A plurality of radiation detection unit including a semiconductor element for detecting radiation, 외부의 방사선원으로부터 일정량의 방사선이 조사되는 상태에서, 상기 반도체 소자에 흐르는 전류량을 변경시키는 제어부,A control unit for changing an amount of current flowing through the semiconductor element in a state where a predetermined amount of radiation is irradiated from an external radiation source, 상기 반도체 소자에 흐르는 다수의 전류량에 따른 상기 반도체 소자의 게이트-소스 전압의 크기를 측정하여 데이터 베이스화 하는 DB 생성부, 그리고 A DB generator for measuring a size of a gate-source voltage of the semiconductor device according to a plurality of currents flowing through the semiconductor device to form a database, and 다수의 직류 전압을 상기 제어부로 출력하는 전압공급부를 포함하고,A voltage supply unit configured to output a plurality of DC voltages to the controller, 상기 방사선 감지부는,The radiation detection unit, 제1 입력 단자는 상기 전압공급부에 연결되고, 제2 입력 단자는 상기 반도체 소자의 소스에 연결되며, 출력 단자는 상기 반도체 소자의 게이트에 연결되는 연산 증폭기, 그리고A first input terminal connected to the voltage supply unit, a second input terminal connected to a source of the semiconductor device, and an output terminal connected to a gate of the semiconductor device, and 상기 반도체 소자의 소스와 접지 전원 사이에 연결되는 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 측정을 위한 데이터 생성 장치. And a resistor connected between the source of the semiconductor device and a ground power source. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제어부는, The control unit, 상기 제1 입력 단자에 인가되는 전압을 조절하여 상기 반도체 소자에 흐르는 전류량을 복수의 레벨로 변경시키는 것을 특징으로 하는 방사선 측정을 위한 데이터 생성 장치. And controlling the voltage applied to the first input terminal to change the amount of current flowing through the semiconductor element to a plurality of levels. 제4항에 있어서, 5. The method of claim 4, 상기 반도체 소자에 흐르는 전류량은 다음의 수학식과 같이 나타나는 것을 특징으로 하는 방사선 측정을 위한 데이터 생성 장치: A data generating device for measuring radiation, characterized in that the amount of current flowing through the semiconductor device is represented by the following equation: IDS = V/RI DS = V / R 여기서, IDS는 상기 반도체 소자에 흐르는 전류량을 의미하고, V는 상기 제1 입력 단자에 인가되는 전압을 의미하며, 상기 R은 상기 저항의 저항값을 의미한다.Here, I DS denotes an amount of current flowing through the semiconductor device, V denotes a voltage applied to the first input terminal, and R denotes a resistance value of the resistor. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 반도체 소자는 RADFET인 것을 특징으로 하는 방사선 측정을 위한 데이터 생성 장치. And the semiconductor device is a RADFET. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 방사선원은 방사선의 조사량을 변화시켜가면서 방사선을 조사하는 것을 특징으로 하는 방사선 측정을 위한 데이터 생성 장치. And the radiation source irradiates the radiation while changing the radiation dose. 외부의 방사선원으로부터 일정량의 방사선을 조사받는 단계,Receiving a certain amount of radiation from an external radiation source, 방사선을 감지하는 반도체 소자에 흐르는 전류량을 변경시키는 단계, Changing the amount of current flowing through the semiconductor device for detecting radiation, 상기 반도체 소자에 흐르는 전류량에 따른 상기 반도체 소자의 게이트-소스 전압의 크기를 측정하는 단계, 그리고 Measuring a magnitude of a gate-source voltage of the semiconductor device according to the amount of current flowing through the semiconductor device, and 상기 반도체 소자에 흐르는 다수의 전류량에 따른 게이트-소스 전압의 크기를 데이터 베이스화 하는 단계를 포함하고,Databaseting a magnitude of a gate-source voltage according to a plurality of currents flowing in the semiconductor device; 상기 방사선원은 방사선의 조사량을 변화시켜가면서 방사선을 조사하는 것을 특징으로 하는 방사선 측정을 위한 데이터 생성 방법. And the radiation source irradiates the radiation while varying the radiation dose. 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 반도체 소자에 흐르는 전류량을 변경시키는 단계는,Changing the amount of current flowing through the semiconductor device, 상기 반도체 소자에 흐르는 전류량을 1 ~ 2000 ㎂ 사이에 포함되는 복수의 레벨로 변경시키는 것을 특징으로 하는 방사선 측정을 위한 데이터 생성 방법. And changing the amount of current flowing through the semiconductor element to a plurality of levels contained between 1 and 2000 mA. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 반도체 소자는 RADFET인 것을 특징으로 하는 방사선 측정을 위한 데이터 생성 방법. The semiconductor device is a data generation method for measuring radiation, characterized in that the RADFET. 삭제delete
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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