KR101997476B1 - Radiation tolerant nuclear event detector - Google Patents

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KR101997476B1
KR101997476B1 KR1020170111306A KR20170111306A KR101997476B1 KR 101997476 B1 KR101997476 B1 KR 101997476B1 KR 1020170111306 A KR1020170111306 A KR 1020170111306A KR 20170111306 A KR20170111306 A KR 20170111306A KR 101997476 B1 KR101997476 B1 KR 101997476B1
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이희철
김태효
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국방과학연구소
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Abstract

본 발명은 방사선에 강인한 핵폭발 검출기에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 방사선에 강인한 핵폭발 검출기는, 펄스 방사선 입사에 따라 발생되는 광전류를 전압신호로 출력하기 위한 센서 회로부; 상기 전압신호가 전달됨에 따라 복수의 PMOS 소자들을 이용한 래치 회로를 통해 일정시간 동안 검출신호를 유지하다가 초기 상태로 복귀시키기 위한 래치 회로부; 및 상기 검출신호를 반전신호로 출력시키기 위한 버퍼 회로부;를 포함한다.The present invention relates to a radiation-resistant nuclear explosion detector, and a radiation-resistant nuclear explosion detector according to an embodiment of the present invention includes: a sensor circuit unit for outputting a photocurrent generated according to the incidence of pulse radiation as a voltage signal; A latch circuit for holding a detection signal for a predetermined time through a latch circuit using a plurality of PMOS elements as the voltage signal is transmitted and returning the detection signal to an initial state; And a buffer circuit unit for outputting the detection signal as an inverted signal.

Figure R1020170111306
Figure R1020170111306

Description

방사선에 강인한 핵폭발 검출기{RADIATION TOLERANT NUCLEAR EVENT DETECTOR}[0001] RADIATION TOLERANT NUCLEAR EVENT DETECTOR [0002]

본 발명은 방사선에 강인한 핵폭발 검출기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, PMOS 소자를 이용한 래치회로와 DGA n-MOSFET 레이아웃 기반의 CMOS 인버터 버퍼 회로를 설계함으로써, 핵폭발 초기에 발생하는 즉발감마선으로부터 보호하기 위한, 방사선에 강인한 핵폭발 검출기에 관한 것이다.The present invention relates to a radiation vulnerable nuclear explosion detector, and more particularly, to a radiation detector using a PMOS device and a CMOS inverter buffer circuit based on a DGA n-MOSFET layout, to protect against a direct gamma ray , And a nuclear explosion detector that is robust to radiation.

실리콘(silicon)을 기반으로 만들어진 반도체 소자는 펄스 방사선에 노출이 되면, 강한 에너지로 인해 원자 내의 전자가 분리되어 PN 접합의 공핍영역에서 대량의 전자/정공쌍(electron/hole pair)이 발생되고, 인가된 전위차에 의해 내부에서 원치 않는 과도전류의 흐름이 발생한다. Silicon-based semiconductor devices, when exposed to pulsed radiation, split electrons in the atom due to strong energy and generate a large number of electron / hole pairs in the depletion region of the PN junction, An undesirable transient current flows internally due to the applied potential difference.

이러한 과도전류는 회로 내에 저장된 전압을 변화시키는 업셋(upset) 현상이나, 소자를 완전히 파괴시키는 래치업(latch-up) 현상을 일으킨다.This transient current causes an upset phenomenon that changes the voltage stored in the circuit or a latch-up phenomenon that completely destroys the device.

이와 같은 현상을 방지하기 위해서는 업셋 혹은 래치업 현상이 일어나기 전에 전원을 차단해주어야 하는데, 이를 위한 소자가 '핵폭발 검출기(Nuclear Event Detector, NED)'가 필요하다.In order to prevent this phenomenon, it is necessary to shut off the power supply before the upset or latch-up phenomenon occurs. For this purpose, a 'Nuclear Event Detector (NED)' is required.

즉, 핵폭발 검출기는 핵폭발 초기에 발생하는 펄스 방사선을 탐지하여 고속으로 출력 신호를 내어줌으로써 체계 내의 다른 전자부품들의 전원을 차단시켜주고 일정시간 이후 다시 복구시켜주는 역할을 수행한다. In other words, a nuclear explosion detector detects pulse radiation occurring at the beginning of a nuclear explosion and outputs an output signal at a high speed, thereby shutting off power of other electronic components in the system, and restoring it after a predetermined time.

종래의 핵폭발 검출기는 펄스 방사선에 의해 센서부에서 발생되는 전류를 전압으로 변환한 후 증폭부를 통해 신호를 증폭한 다음 펄스 폭을 조절할 수 있는 펄스 타이머를 거쳐 출력신호를 발생한다.A conventional nuclear explosion detector converts an electric current generated in a sensor unit by a pulse radiation into a voltage, amplifies the signal through an amplification unit, and then generates an output signal through a pulse timer capable of adjusting a pulse width.

이러한 종래의 핵폭발 검출기는 센서부, 증폭부, 타이머부, 출력부로 구성되며 5V 전원전압에서 동작한다. 센서부의 탐지센서에 펄스 방사선이 인가될 경우 광전류가 발생된다. 발생된 광전류는 전압으로 변환된다. 변환된 전압이 기준전압 이상일 경우 검출신호가 출력된다. 타이머부는 발생된 신호로 검출신호를 초기화시킨다.Such a conventional nuclear explosion detector is composed of a sensor unit, an amplifier unit, a timer unit, and an output unit, and operates at a 5 V power supply voltage. When pulse radiation is applied to the detection sensor of the sensor part, a photocurrent is generated. The generated photocurrent is converted into a voltage. When the converted voltage is equal to or higher than the reference voltage, a detection signal is output. The timer unit initializes the detection signal with the generated signal.

종래의 핵폭발 검출기는 빠른 응답속도를 위해 정궤환 구조의 집적회로로 제작될 때, 과도방사선 영향(transient radiation effect)과 누적방사선 영향(total ionizing dose effect)에 취약하여 방사선에 의해 회로가 오동작하거나 동작불능 상태가 되는 경우가 발생할 수 있다.Conventional nuclear explosion detectors are vulnerable to transient radiation effects and total ionizing dose effects when they are fabricated as integrated circuits with a positive feedback structure for fast response speeds, It may occur that the mobile terminal becomes disabled.

이처럼 핵폭발 검출기는 핵폭발 상황에서도 피보호 회로들과 다르게 전원이 공급되는 동작상태이어야 하기 때문에, 방사선에 의해 회로가 오동작하거나 동작불능 상태가 되면 본래의 목적인 피보호 회로들을 안정하게 보호할 수 없게 된다.As such, the nuclear explosion detector must be in a state of power supply unlike the protection circuits even in the case of nuclear explosion. Therefore, if the circuit malfunctions or becomes inoperable due to radiation, it can not be stably protected.

따라서, 핵폭발 검출기는 빠른 응답속도를 위해 정궤환 구조의 집적회로로 제작될 경우에, 과도방사선 영향과 누적방사선 영향에 대한 강인한 특성을 가져야 할 필요성이 요구된다.Therefore, when a nuclear explosion detector is fabricated as an integrated circuit with a positive feedback structure for a fast response speed, it is required to have a strong characteristic for the effect of transient radiation and cumulative radiation.

미국등록 특허공보 제4,687,622호 (1987.08.18 등록)U.S. Patent No. 4,687,622 (registered on Aug. 18, 1987) 미국등록 특허공보 제5,672,918호 (1997.09.30 등록)U.S. Patent No. 5,672,918 (registered on September 30, 1997)

'과도방사선 검출을 위한 핵폭발 검출기 제작 및 검증', 정상훈 외, 전기학회논문지 26(5) 639-642, 2013년 'Development and Verification of Nuclear Bomb Detector for Transient Radiation Detection', Sung Hoon Hoon, The Institute of Electrical Engineers, 26 (5) 639-642, 2013

본 발명의 목적은 PMOS 소자를 이용한 래치회로와 DGA n-MOSFET 레이아웃 기반의 CMOS 인버터 버퍼 회로를 설계함으로써, 핵폭발 초기에 발생하는 즉발감마선으로부터 보호하기 위한, 방사선에 강인한 핵폭발 검출기를 제공하는데 있다. It is an object of the present invention to provide a radiation-resistant nuclear explosion detector for protecting against instantaneous gamma rays occurring at the beginning of a nuclear explosion by designing a latch circuit using a PMOS device and a CMOS inverter buffer circuit based on a DGA n-MOSFET layout.

본 발명의 일실시예에 따른 방사선에 강인한 핵폭발 검출기는, 펄스 방사선 입사에 따라 발생되는 광전류를 전압신호로 출력하기 위한 센서 회로부; 상기 전압신호가 전달됨에 따라 복수의 PMOS 소자들을 이용한 래치 회로를 통해 일정시간 동안 검출신호를 유지하다가 초기 상태로 복귀시키기 위한 래치 회로부; 및 상기 검출신호를 반전신호로 출력시키기 위한 버퍼 회로부;를 포함하고, 상기 PMOS 소자들은, 제1 PMOS, 제2 PMOS, 제3 PMOS 및 제4 PMOS를 포함하여 케스케이드(cascade) 구조의 PMOS 공통소스 다단 증폭기를 형성하는 것일 수 있다.A radiation-resistant nuclear explosion detector according to an embodiment of the present invention includes a sensor circuit unit for outputting a photocurrent generated according to the incidence of pulse radiation as a voltage signal; A latch circuit for holding a detection signal for a predetermined time through a latch circuit using a plurality of PMOS elements as the voltage signal is transmitted and returning the detection signal to an initial state; And a buffer circuit unit for outputting the detection signal as an inverted signal, wherein the PMOS devices include a first PMOS, a second PMOS, a third PMOS, and a fourth PMOS to generate a cascade- To form a multi-stage amplifier.

상기 센서 회로부는, 문턱 전압 레벨을 조정하기 위한 커패시터 및 저항을 포함할 수 있다.The sensor circuit portion may include a capacitor and a resistor for adjusting a threshold voltage level.

상기 센서 회로부는, 상기 펄스 방사선 입사에 따라 광전류를 발생시키는 포토 다이오드를 포함할 수 있다.The sensor circuit unit may include a photodiode that generates a photocurrent according to the incident pulse radiation.

상기 센서 회로부는, 상기 광전류를 저항을 통해 전압으로 변환하여 커패시터와 저항으로 구성된 미분회로를 거쳐 전압신호를 출력할 수 있다.The sensor circuit unit may convert the photocurrent into a voltage through a resistor and output a voltage signal through a differential circuit composed of a capacitor and a resistor.

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상기 제1 PMOS의 게이트는, 상기 전압신호가 인가되고, 상기 제1 PMOS의 드레인과 상기 제2 PMOS의 게이트는 서로 연결되며, 상기 제2 PMOS의 드레인과 상기 제4 PMOS의 게이트는 타이밍 커패시터를 통해 결합되고, 상기 제4 PMOS의 드레인은 상기 제3 PMOS의 게이트는 서로 연결되며, 상기 제3 PMOS의 드레인은, 상기 제2 PMOS의 드레인과 상기 타이밍 커패시터의 상부전극측에 연결될 수 있다.Wherein the gate of the first PMOS is applied with the voltage signal, the drain of the first PMOS and the gate of the second PMOS are connected to each other, and the drain of the second PMOS and the gate of the fourth PMOS are connected to a timing capacitor A drain of the fourth PMOS may be connected to a gate of the third PMOS and a drain of the third PMOS may be connected to a drain of the second PMOS and an upper electrode of the timing capacitor.

상기 타이밍 커패시터의 하부전극측과 상기 제4 PMOS의 게이트 사이는, 저항을 통해 접지에 연결될 수 있다.The lower electrode side of the timing capacitor and the gate of the fourth PMOS may be connected to the ground through a resistor.

상기 버퍼 회로부는, 제5 PMOS와 제1 NMOS를 케스코드 구조로 연결하여 CMOS 인버터를 형성하고, 상기 제5 PMOS와 상기 제1 NMOS의 게이트는, 상기 제3 PMOS의 드레인 전압이 입력될 수 있다.The buffer circuit part forms a CMOS inverter by connecting the fifth PMOS and the first NMOS in a cascode structure, and the drain voltage of the third PMOS can be input to the gates of the fifth PMOS and the first NMOS .

상기 제1 NMOS는, DGA(Dummy Gate-Assisted) n-MOSFET 레이아웃을 적용하는 것일 수 있다.The first NMOS may be a dummy gate-assisted (DGA) n-MOSFET layout.

상기 제1 NMOS의 사이즈는, 상기 제5 PMOS의 사이즈에 비해 크게 설계될 수 있다.The size of the first NMOS may be designed to be larger than the size of the fifth PMOS.

본 발명은 PMOS 소자를 이용한 래치회로와 DGA n-MOSFET 레이아웃 기반의 CMOS 인버터 버퍼 회로를 설계함으로써, 핵폭발 초기에 발생하는 즉발감마선으로부터 보호할 수 있다.By designing a latch circuit using a PMOS device and a CMOS inverter buffer circuit based on a DGA n-MOSFET layout, the present invention can protect against a direct gamma ray occurring at the beginning of a nuclear explosion.

또한, 본 발명은 초기 핵폭발 초기에 나오는 즉발감마선으로부터 핵심 군무기 체계를 보호하는 핵폭발 검출기를 집적화할 때 발생하는 과도방사선 영향에 의한 오동작과 누적방사선 영향에 의한 열화 현상을 방지할 수 있다.In addition, the present invention can prevent malfunction due to transient radiation and deterioration due to cumulative radiation effects caused by integrating a nuclear explosion detector that protects core weapons systems from the immediate gamma ray from the initial nuclear explosion.

또한, 본 발명은 PMOS 소자와 저항으로 이루어진 래치회로와 DGA n-MOSFET 레이아웃을 적용한 CMOS 인버터 버퍼회로를 적용하여 군무기 체계의 소형화 및 저전력화에 기여할 수 있다.In addition, the present invention can contribute to miniaturization and low power consumption of a military weapon system by applying a CMOS inverter buffer circuit in which a PMOS device, a resistor circuit composed of a resistor and a DGA n-MOSFET layout are applied.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 방사선에 강인한 핵폭발 검출기에 대한 회로도,
도 3은 PMOS 소자 및 NMOS 소자의 과도방사선 영향에 대한 TCAD 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 핵폭발 검출기의 입/출력신호의 파형을 나타낸 도면,
도 5는 상기 도 4의 출력신호의 하강에지 응답특성을 확대한 도면이다.
Figures 1 and 2 are circuit diagrams of a radiation resistant nuclear explosion detector according to an embodiment of the present invention;
3 is a view showing a result of a TCAD simulation on the transient radiation effects of the PMOS device and the NMOS device,
4 is a waveform diagram of input / output signals of a nuclear explosion detector according to an embodiment of the present invention,
5 is an enlarged view of a falling edge response characteristic of the output signal of FIG.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description and the accompanying drawings, detailed description of well-known functions or constructions that may obscure the subject matter of the present invention will be omitted. It should be noted that the same constituent elements are denoted by the same reference numerals as possible throughout the drawings.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed in an ordinary or dictionary sense, and the inventor shall properly define the terms of his invention in the best way possible It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.In the accompanying drawings, some of the elements are exaggerated, omitted or schematically shown, and the size of each element does not entirely reflect the actual size. The invention is not limited by the relative size or spacing depicted in the accompanying drawings.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.When an element is referred to as "including" an element throughout the specification, it is to be understood that the element may include other elements as well, without departing from the spirit or scope of the present invention. Also, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. It will be understood that terms such as "comprise" or "comprise ", when used in this specification, specify the presence of stated features, integers, , But do not preclude the presence or addition of one or more other features, elements, components, components, or combinations thereof.

또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.Also, as used herein, the term "part " refers to a hardware component such as software, FPGA or ASIC, and" part " However, "part" is not meant to be limited to software or hardware. "Part" may be configured to reside on an addressable storage medium and may be configured to play back one or more processors. Thus, by way of example, and not limitation, "part (s) " refers to components such as software components, object oriented software components, class components and task components, and processes, Subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays and variables. The functions provided in the components and "parts " may be combined into a smaller number of components and" parts " or further separated into additional components and "parts ".

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 방사선에 강인한 핵폭발 검출기에 대한 회로도이다.1 and 2 are circuit diagrams of a radiation resistant nuclear explosion detector in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 방사선에 강인한 핵폭발 검출기(이하 "핵폭발 검출기"라 함)는, 핵폭발 초기에 나오는 즉발 감마선(prompt gamma-ray)으로부터 핵심 군무기 체계를 보호하는 장치로서, 집적회로로 설계됨에 따라 발생되는 과도방사선 효과로 인한 오동작 현상을 방지하기 위해 PMOS(p-MOSFET) 소자와 저항으로 이루어진 래치 회로를 적용하고, 누적방사선 효과로 인한 열화 현상을 방지하기 위해 DGA NMOS(n-MOSFET) 레이아웃(Dummy Gate-Assisted n-MOSFET layout) 기반의 CMOS 인버터 버퍼 회로를 적용한다.FIGS. 1 and 2 illustrate a radiation-resistant nuclear explosion detector (hereinafter referred to as a "nuclear explosion detector") according to an embodiment of the present invention protects a core military weapon system from a prompt gamma-ray at the beginning of a nuclear explosion As a device, a latch circuit composed of a PMOS (p-MOSFET) element and a resistor is applied to prevent a malfunction due to the transient radiation effect caused by the design of an integrated circuit, A CMOS inverter buffer circuit based on a DGA NMOS (n-MOSFET) layout (dummy gate-assisted n-MOSFET layout) is applied.

이를 위해, 핵폭발 검출기는 센서 회로부(110), 래치 회로부(120), 버퍼 회로부(130)를 포함한다.To this end, the nuclear explosion detector includes a sensor circuit unit 110, a latch circuit unit 120, and a buffer circuit unit 130.

센서 회로부(110)는 펄스 방사선(즉발 감마선) 입사에 따른 광전류를 전압으로 변환한 전압신호(LATCH_TRIG)를 래치 회로부(120)로 전달한다.The sensor circuit unit 110 transmits the voltage signal LATCH_TRIG obtained by converting the photocurrent to the voltage according to the incident pulse radiation (immediate gamma ray) to the latch circuit unit 120.

센서 회로부(110)는 포토 다이오드(D1), 제1저항(R1), 제2 저항(R2), 제3 저항(R3), 제4 저항(R4), 제1 커패시터(C1), 제2 커패시터(C2), 제3 커패시터(C3)를 포함하며, 바이어스 전압(VB)이 인가된다.The sensor circuit unit 110 includes a photodiode D1, a first resistor R1, a second resistor R2, a third resistor R3, a fourth resistor R4, a first capacitor C1, A second capacitor C2, and a third capacitor C3, and a bias voltage VB is applied.

이러한 센서 회로부(110)는 펄스 방사선이 포토 다이오드(D1)에 입사되면 광전류가 발생하고, 발생된 광전류를 저항을 통해 전압으로 변환 후 커패시터와 저항으로 구성된 미분회로를 거쳐 래치 회로부(120)로 전압신호(LATCH_TRIG)를 넘겨준다. When the pulse radiation is incident on the photodiode D1, the sensor circuit unit 110 generates a photocurrent, converts the generated photocurrent into a voltage through a resistor, passes through a differential circuit composed of a capacitor and a resistor, Signal (LATCH_TRIG).

먼저, 포토 다이오드(D1)는 PIN 다이오드이다. 포토 다이오드(D1)의 음극은 제1 저항(R1)을 통해 바이어스 전압(VB)에 연결되고 필터인 제1 커패시터(C1)를 통해 접지(그라운드)에 연결된다. 여기서, 포토 다이오드(D1)에는 역방향 바이어스가 인가된다. 포토 다이오드(D1)의 양극은 제2 및 제3 저항(R2, R3)이 직렬 조합으로 구성된 분압기(voltage divider)를 통해 접지에 연결된다. 여기서, 포토 다이오드(D1)에는 펄스 방사선 인가시 발생된 광전류를 제2 및 제3 저항(R2, R3)을 이용하여 전압으로 변환한다. First, the photodiode D1 is a PIN diode. The cathode of the photodiode D1 is connected to the bias voltage VB through a first resistor R1 and to ground (ground) through a first capacitor C1 which is a filter. Here, a reverse bias is applied to the photodiode D1. The anode of the photodiode D1 is connected to ground through a voltage divider in which the second and third resistors R2 and R3 are configured in series combination. Here, the photocurrent generated when the pulse radiation is applied is converted into a voltage by using the second and third resistors R2 and R3 in the photodiode D1.

그리고, 제1 커패시터(C1)는 노이즈를 제거하기 위한 바이패스 커패시터(bypass capacitor)의 기능을 담당한다.The first capacitor C1 functions as a bypass capacitor for removing noise.

직렬로 연결된 제2 및 제3 저항(R2, R3)의 공통 접속에는 센서 회로부(110)의 문턱 전압(threshold voltage) 레벨을 조정하기 위한 전기 부품으로서, 문턱 전압 커패시터(CTH)와 문턱 전압 저항(RTH)이 병렬로 연결된다. The common connection of the second and third resistors R2 and R3 connected in series includes an electric component for adjusting the threshold voltage level of the sensor circuit portion 110 and includes a threshold voltage capacitor CTH and a threshold voltage resistance RTH) are connected in parallel.

즉, 센서 회로부(110)는 문턱 전압 커패시터(CTH)와 문턱 전압 저항(RTH) 값에 따라 문턱 전압 레벨조절이 가능하다. 예를 들어, 센서 회로부(110)는 문턱 전압 커패시터(CTH)를 작게 하면 입력신호(TH_ADJ)에 대한 민감도(sensitivity)를 높일 수 있고, 문턱 전압 저항(RTH)를 작게 하면 입력신호(TH_ADJ)에 대한 문턱 선량률(threshold dose rate)을 줄일 수 있다.That is, the sensor circuit unit 110 can adjust the threshold voltage level according to the threshold voltage capacitor CTH and the threshold voltage resistance RTH. For example, if the threshold voltage capacitor CTH is made smaller, the sensitivity of the sensor circuit 110 can be increased. If the threshold voltage resistance RTH is made smaller, the sensitivity of the input signal TH_ADJ can be increased. The threshold dose rate can be reduced.

문턱 전압 커패시터(CTH)와 문턱 전압 저항(RTH)은 일단이 제2 및 제3 저항(R2, R3)의 공통 접속에 연결되고, 타단이 접지에 연결된다.The threshold voltage capacitor CTH and the threshold voltage resistor RTH are connected at one end to the common connection of the second and third resistors R2 and R3 and at the other end to the ground.

제3 저항(R3)은 문턱 전압 커패시터(CTH)와 문턱 전압 저항(RTH), 제3 커패시터(C3)에 의해 분로된다. 즉, 센서 회로부(110)의 전압신호는 커플링 커패시터인 제2 커패시터(C2)를 통해 래치 회로부(120)와 결합된다. 이처럼 센서 회로부(110)의 전압신호는 AC 신호만을 래치 회로부(120)로 전달한다. The third resistor R3 is shunted by the threshold voltage capacitor CTH, the threshold voltage resistor RTH, and the third capacitor C3. That is, the voltage signal of the sensor circuit unit 110 is coupled to the latch circuit unit 120 through the second capacitor C2, which is a coupling capacitor. As described above, the voltage signal of the sensor circuit unit 110 transfers only the AC signal to the latch circuit unit 120.

제3 저항(R3)과 제3 커패시터(C3)는 기 설정된 문턱 전압 레벨을 결정하고, 제3 저항(R3)은 바람직한 문턱 전압 레벨로 트리밍될 수 있다. 즉, 펄스 방사선에 의해 센서 회로부(110)에 의해 동일한 광전류가 발생했다고 하더라도 문턱 전압 커패시터(CTH)와 문턱 전압 저항(RTH)을 이용하여 래치 회로부(120)로 전달하는 AC 신호를 감소시킬 수 있다. 이처럼 문턱 전압 저항(RTH)와 문턱 전압 커패시터(RTH)는 감지할 수 있는 전압 레벨을 조절을 위해 사용된다.The third resistor R3 and the third capacitor C3 determine a predetermined threshold voltage level and the third resistor R3 can be trimmed to the desired threshold voltage level. That is, even if the same photocurrent is generated by the sensor circuit unit 110 by the pulse radiation, the AC signal transmitted to the latch circuit unit 120 can be reduced by using the threshold voltage capacitor CTH and the threshold voltage resistance RTH . Thus, the threshold voltage resistor RTH and the threshold voltage capacitor RTH are used to adjust the detectable voltage level.

래치 회로부(120)는 센서 회로부(110)로부터 전압신호(LATCH_TRIG)가 전달되면, 고속으로 트리거(trigger)되어 일정시간 동안 검출신호(NED_B)를 반전신호로 유지하다가 초기 상태로 복귀시킨다.When the voltage signal LATCH_TRIG is transmitted from the sensor circuit unit 110, the latch circuit unit 120 is triggered at a high speed to maintain the detection signal NED_B as an inverted signal for a predetermined time, and then returns to the initial state.

여기서, 래치 회로부(120)는 PMOS 소자와 저항을 이용하여 래치 회로가 설계되므로, 펄스 형태의 방사선에 대한 오동작 현상을 방지할 수 있다.Here, since the latch circuit section 120 is designed by using the PMOS element and the resistor, it is possible to prevent a malfunction phenomenon of the pulse type radiation.

도 3의 TCAD 시뮬레이션을 통해 살펴보면, PMOS 소자는 NMOS 소자에 비해 과도방사선 영향에 강인하다는 것을 알 수 있다. 도 3은 PMOS 소자 및 NMOS 소자의 과도방사선 영향에 대한 TCAD 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다. As can be seen from the TCAD simulation of FIG. 3, the PMOS device is more resistant to transient radiation than the NMOS device. 3 is a view showing a result of a TCAD simulation on the effect of transient radiation of a PMOS device and an NMOS device.

따라서, 래치 회로부(120)는 NMOS 소자 없이 PMOS 소자만을 이용하여 회로를 구성하므로 과도방사선 영향에 강인하다.Therefore, the latch circuit unit 120 is robust against transient radiation because it constitutes a circuit using only PMOS devices without NMOS devices.

래치 회로부(120)는 제1 PMOS(PM1), 제2 PMOS(PM2), 제3 PMOS(PM3), 제4 PMOS(PM4), 타이머 커패시터(CT), 제5 저항(R5), 제6 저항(R6), 제7 저항(R7), 제8 저항(R8)을 포함하며, 혼성 초소형회로를 위한 전압(VH)가 인가된다.The latch circuit unit 120 includes a first resistor R5 and a sixth resistor R5 which are connected in series to the first PMOS PM1, the second PMOS PM2, the third PMOS PM3, the fourth PMOS PM4, the timer capacitor CT, (R6), a seventh resistor (R7) and an eighth resistor (R8), and a voltage (VH) for the hybrid microcircuit is applied.

제1 PMOS(PM1), 제2 PMOS(PM2), 제3 PMOS(PM3) 및 제4 PMOS(PM4)는 케스케이드(cascade)의 PMOS 공통소스 다단 증폭기 구조를 형성한다.The first PMOS PM1, the second PMOS PM2, the third PMOS PM3 and the fourth PMOS PM4 form a cascade PMOS common source multi-stage amplifier structure.

제1 PMOS(PM1), 제2 PMOS(PM2), 제3 PMOS(PM3) 및 제4 PMOS(PM4)는 소스(source)에 VH 전압에 공통으로 연결된다.The first PMOS PM1, the second PMOS PM2, the third PMOS PM3 and the fourth PMOS PM4 are connected in common to the source voltage VH.

먼저, 제1 PMOS(PM1)의 게이트(gate)는 센서 회로부(110)로부터 전달된 전압신호(LATCH_TRIG)가 인가되고, 드레인(drain)은 제5 저항(R5)을 통해 접지에 연결된다. 이에 따라, 제1 PMOS(PM1)의 드레인과 제5 저항(R5) 사이 지점(A지점)은 제1 PMOS(PM1)의 드레인 전압(Va)이 나타난다.First, the gate of the first PMOS PM1 is applied with the voltage signal LATCH_TRIG transferred from the sensor circuit portion 110, and the drain thereof is connected to the ground through the fifth resistor R5. Accordingly, the drain voltage Va of the first PMOS PM1 appears at a point (point A) between the drain of the first PMOS PM1 and the fifth resistor R5.

다음, 제2 PMOS(PM2)의 게이트는 제1 PMOS(PM1)의 드레인과 제5 저항(R5) 사이에 연결되고, 드레인은 제6 저항(R6)을 통해 접지에 연결될 뿐만 아니라, 제3 PMOS(PM3)의 드레인, 타이머 커패시터(CT)의 제1 전극측도 연결된다. 이에 따라, 제2 PMOS(PM2)의 드레인과 제6 저항(R6) 사이 지점(B지점, B' 지점)은 제2 PMOS(PM2) 또는 제3 PMOS(PM3)의 드레인 전압(Vb)이 나타난다. Next, the gate of the second PMOS PM2 is connected between the drain of the first PMOS PM1 and the fifth resistor R5, the drain is connected to the ground via the sixth resistor R6, The drain of the PMOS transistor PM3, and the first electrode of the timer capacitor CT are also connected. Accordingly, the drain voltage Vb of the second PMOS PM2 or the third PMOS PM3 appears at a point (point B, point B ') between the drain of the second PMOS PM2 and the sixth resistor R6 .

다음, 제4 PMOS(PM4)의 게이트는 타이머 커패시터(CT)의 제2 전극측이 연결된다. 즉, 제2 PMOS(PM2)의 드레인과 제4 PMOS(PM4)의 게이트는 타이머 커패시터(CT)를 통해 결합된다. 그리고, 제4 PMOS(PM4)의 게이트와 타이머 커패시터(CT)의 제2 전극측 사이는 제7 저항(R7)을 통해 접지에 연결된다. Next, the gate of the fourth PMOS PM4 is connected to the second electrode side of the timer capacitor CT. That is, the drain of the second PMOS PM2 and the gate of the fourth PMOS PM4 are coupled through the timer capacitor CT. The gate of the fourth PMOS PM4 and the second electrode side of the timer capacitor CT are connected to the ground through a seventh resistor R7.

이에 따라, 제4 PMOS(PM4)의 게이트, 타이머 커패시터(CT)의 제2 전극측 및 제7 저항(R7)의 일단의 접점(C지점)은 제4 PMOS(PM4)의 게이트 전압(Vc)이 나타난다.The gate of the fourth PMOS PM4 and the contact point C of the one end of the seventh resistor R7 of the timer capacitor CT are connected to the gate voltage Vc of the fourth PMOS PM4, .

또한, 제4 PMOS(PM4)의 드레인은 제8 저항(R8)을 통해 접지에 연결되고, 제3 PMOS(PM3)의 게이트도 연결된다. 이에 따라, 제4 PMOS(PM4)의 드레인과 제8 저항(R8) 사이 지점(D지점)은 제4 PMOS(PM4)의 드레인 전압(Vd)이 나타난다. Further, the drain of the fourth PMOS PM4 is connected to the ground through the eighth resistor R8, and the gate of the third PMOS PM3 is also connected. Thus, the drain voltage Vd of the fourth PMOS PM4 appears at a point (point D) between the drain of the fourth PMOS PM4 and the eighth resistor R8.

이하, 래치 회로부(120)의 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the latch circuit unit 120 will be described.

먼저, 제1 PMOS(PM1)는 센서 회로부(110)로부터 전달된 전압신호(LATCH_TRIG)에 의해 일순간 오프(off) 상태가 되고, 제1 PMOS(PM1)의 드레인 전압인 A지점의 전압(Va)는 논리적으로 로우(low) 상태가 된다.First, the first PMOS PM1 is turned off for a moment by the voltage signal LATCH_TRIG transmitted from the sensor circuit 110 and the voltage Va at the point A, which is the drain voltage of the first PMOS PM1, Lt; / RTI > becomes logically low.

다음으로, 제2 PMOS(PM2)는 게이트가 제1 PMOS(PM1)의 드레인에 연결되어 있으므로 일순간 온(on) 상태가 되고, 드레인 전압인 B지점의 전압(Vb)는 논리적으로 하이(high) 상태가 된다. 이때, 타이머 커패시터(CT)의 양측도 하이(high) 상태가 되므로, 제4 PMOS(PM4)의 게이트 전압인 C지점의 전압(Vc)는 논리적으로 하이(high) 상태가 된다.The second PMOS PM2 is turned on for a moment because the gate thereof is connected to the drain of the first PMOS PM1 and the voltage Vb at the point B which is the drain voltage is logically high, State. At this time, since the both sides of the timer capacitor CT are also in the high state, the voltage Vc at the point C, which is the gate voltage of the fourth PMOS PM4, becomes logically high.

다음으로, 제4 PMOS(PM4)는 게이트가 타이머 커패시터(CT)의 제2 전극측에 연결되어 있으므로 일순간 오프(off) 상태가 되고, 드레인 전압인 D지점의 전압(Vd)은 논리적으로 로우(low) 상태가 된다.Next, since the gate of the fourth PMOS PM4 is connected to the second electrode side of the timer capacitor CT, the PMOS PM4 is turned off for a moment, and the voltage Vd at the point D which is the drain voltage is logically low low state.

다음으로, 제3 PMOS(PM3)는 게이트가 제4 PMOS(PM4)의 드레인에 연결되어 있으므로 일순간 온(on) 상태가 되고, 드레인이 타이머 커패시터(CT)의 제1 전극측에 연결되어 있기 때문에 다시 타이머 커패시터(CT)를 하이(high) 상태로 충전한다.Next, since the third PMOS PM3 has its gate connected to the drain of the fourth PMOS PM4 for an instant, and the drain thereof is connected to the first electrode side of the timer capacitor CT And again charges the timer capacitor CT to a high state.

여기서, 제4 PMOS(PM4)의 드레인은 제3 PMOS(PM3)의 게이트에 연결되고, 제3 PMOS(PM3)의 드레인은 타이머 커패시터(CT)를 통해 제4 PMOS(PM4)의 게이트에 연결됨에 따라, 제4 PMOS(PM4)와 제3 PMOS(PM3)은 정궤환(positive feedback, PF) 루프를 형성한다.The drain of the fourth PMOS PM4 is connected to the gate of the third PMOS PM3 and the drain of the third PMOS PM3 is connected to the gate of the fourth PMOS PM4 through the timer capacitor CT Accordingly, the fourth PMOS PM4 and the third PMOS PM3 form a positive feedback (PF) loop.

버퍼 회로부(130)는 래치 회로부(120)의 출력신호를 전달받아 검출신호(NED_B)를 출력한다. 이때, 버퍼 회로부(130)는 래치 회로부(120)에서 B'지점의 전압(Vb')이 입력된다. 여기서, 래치 회로부(120)에서 B'지점의 전압(Vb')는 B지점의 전압(Vb)와 같다.The buffer circuit unit 130 receives the output signal of the latch circuit unit 120 and outputs a detection signal NED_B. At this time, the buffer circuit unit 130 receives the voltage Vb 'at the point B' in the latch circuit unit 120. Here, the voltage Vb 'at the point B' in the latch circuit portion 120 is equal to the voltage Vb at the point B.

버퍼 회로부(130)는 CMOS 인버터 구조로서, 제5 PMOS(PM5)와 제1 NMOS(NM1)를 케스코드(cascode) 구조로 연결된다.The buffer circuit unit 130 is a CMOS inverter structure in which the fifth PMOS PM5 and the first NMOS NM1 are connected in a cascode structure.

제5 PMOS(PM5)와 제1 NMOS(NM1)의 게이트는 래치 회로부(120)의 출력신호가 공통으로 인가된다. 제5 PMOS(PM5)의 소스는 제1 내지 제4 PMOS(PM1~PM4)와 마찬가지로 VH에 연결되며, 드레인은 제1 NMOS(NM1)의 드레인에 연결된다. 이때, 제1 NMOS(NM1)의 소스는 접지로 연결된다. The output signals of the latch circuit portion 120 are commonly applied to the gates of the fifth PMOS PM5 and the first NMOS NM1. The source of the fifth PMOS PM5 is connected to VH like the first to fourth PMOSs PM1 to PM4 and the drain thereof is connected to the drain of the first NMOS NM1. At this time, the source of the first NMOS NM1 is connected to the ground.

제1 NMOS(NM1)는 누적방사선 영향으로부터 강인한 설계를 위해 DGA n-MOSFET 레이아웃을 적용한다. The first NMOS NM1 applies a DGA n-MOSFET layout for robust design from cumulative radiation effects.

한편, 버퍼 회로부(130)는 고속 풀다운을 위해 제1 NMOS(NM1)의 사이즈가 제5 PMOS(PM5)의 사이즈에 비해 크게 설계된다.Meanwhile, the buffer circuit unit 130 is designed such that the size of the first NMOS NM1 is larger than the size of the fifth PMOS PM5 for high-speed pulldown.

전술한 바와 같이, 버퍼 회로부(130)는 타이머 커패시터(CT)의 제1 전극측 전압 즉, B지점 또는 B'지점의 전압(Vb, Vb')이 입력되면, 핵폭발 이벤트가 발생했음을 알려주는 검출신호(NED_B)의 반전신호를 출력한다.As described above, when the first electrode side voltage of the timer capacitor CT, that is, the voltages Vb and Vb 'at the point B or B' is input, the buffer circuit unit 130 detects the occurrence of a nuclear explosion event And outputs an inverted signal of the signal NED_B.

여기서, 타이머 커패시터(CT)는 센서 회로부(110)로부터 전압신호(LATCH_TRIG)가 인가되어 래치 회로부(120)가 트리거링되면, 풀업 네트워크가 없기 때문에 저장되어 있는 전하가 제7 저항(R7)을 통해 방전된다.When the latch circuit part 120 is triggered by applying the voltage signal LATCH_TRIG from the sensor circuit part 110 to the timer capacitor CT, the stored charge does not flow through the seventh resistor R7 do.

이때, 검출신호(NED_B)는 래치 회로부(120)가 트리거링되면, 제4 PMOS(PM4)가 일순간 오프(off) 상태가 됨에 따라 감소하기 시작한다. 이후, 검출신호(NED_B)는 제4 PMOS(PM4)가 온(on) 상태가 되는 시점에서 초기 전압 상태로 돌아가며 복귀한다.At this time, when the latch circuit 120 is activated, the detection signal NED_B starts to decrease as the fourth PMOS PM4 is turned off for a moment. Then, the detection signal NED_B returns to the initial voltage state at the time when the fourth PMOS PM4 is turned on.

이와 같이, 래치 회로부(120)가 트리거링되었다가 초기 전압 상태로 돌아가는데 걸리는 시간은 타이머 커패시터(CT)의 방전시간에 따라 결정된다. 여기서, 타이머 커패시터(CT)의 방전시간은 제7 저항(R7)과 타이머 커패시터(CT)의 시정수(time constant)에 의해 결정되므로, 이들 값을 변경하여 검출신호(NED_B)의 펄스폭을 제어할 수 있다.As described above, the time taken for the latch circuit unit 120 to be triggered and returned to the initial voltage state is determined by the discharge time of the timer capacitor CT. Here, since the discharge time of the timer capacitor CT is determined by the seventh resistor R7 and the time constant of the timer capacitor CT, these values are changed to control the pulse width of the detection signal NED_B can do.

이처럼, 본 발명의 일실시예에 따른 핵폭발 검출기는 펄스 형태의 검출신호(NED_B)를 플래그(flag) 신호로 제공하여 즉발 감마선으로부터 군무기체계를 보호할 수 있다.Thus, the nuclear explosion detector according to an embodiment of the present invention can protect the military weapon system from the gamma ray by providing the pulse detection signal NED_B as a flag signal.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 핵폭발 검출기의 입/출력신호의 파형을 나타낸 도면이고, 도 5는 상기 도 4의 출력신호의 하강에지 응답특성을 확대한 도면이다.FIG. 4 is a waveform diagram of an input / output signal of a nuclear explosion detector according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is an enlarged view of a falling edge response characteristic of the output signal of FIG.

도 4는 핵폭발 검출기가 핵폭발 초기에 나오는 즉발 감마선이 입사됨에 따른 입력신호(TH_ADJ)를 감지하여 펄스 형태의 출력신호인 검출신호(NED_B)를 나타낸다.4 shows a detection signal NED_B as a pulse-shaped output signal by detecting an input signal TH_ADJ when a nuclear explosion detector enters an initial gamma ray coming from an early stage of a nuclear explosion.

핵폭발 검출기는 펄스 형태의 즉발 감마선의 입사에 따른 입력신호(TH_ADJ)에 대해 고속으로 검출신호(NED_B)를 출력하여 다른 전자부품들의 전원을 차단하여 일정시간 이후에 다시 복구시켜주는 역할을 수행한다.The nuclear explosion detector outputs the detection signal NED_B at a high speed to the input signal TH_ADJ according to the incidence of the pulse type immediate gamma ray to cut off the power of other electronic parts and restore the same again after a predetermined time.

검출신호(NED_B)는 입력신호(TH_ADJ)에 대해 반전신호로 전압이 하강하는 응답특성을 나타내며, 일정시간 동안의 펄스폭으로 유지하다가 다시 원래대로 복구된다. 검출신호(NED_B)의 하강에지(201)를 확대하여 살펴보면, 검출신호(NED_B)는 입력신호(TH_ADJ)에 대해 반전신호로 전압이 하강하는 소정의 반응시간으로 응답한다.The detection signal NED_B represents a response characteristic in which the voltage falls to the inverted signal with respect to the input signal TH_ADJ, and is maintained at a pulse width for a predetermined time, and then restored to its original state. When the falling edge 201 of the detection signal NED_B is enlarged, the detection signal NED_B responds to the input signal TH_ADJ with a predetermined reaction time at which the voltage falls to the inverted signal.

도 4 및 도 5를 참조하면, 검출신호(NED_B)는 펄스폭이 2.58㎳(타이머 커패시터 CT=1㎌) 동안에 반전신호로 전압이 하강하다가 상승하며, 반전신호로 전압이 하강하는 반응시간이 23㎱(기생 커패시터 CP=15㎊)이다.Referring to FIGS. 4 and 5, the detection signal NED_B rises while the voltage falls to an inversion signal during a pulse width of 2.58 ms (timer capacitor CT = 1 rd), and the reaction time for the voltage to fall by the inversion signal is 23 ㎱ (parasitic capacitor CP = 15 ㎊).

비록 상기 설명이 다양한 실시예들에 적용되는 본 발명의 신규한 특징들에 초점을 맞추어 설명되었지만, 본 기술 분야에 숙달된 기술을 가진 사람은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 상기 설명된 장치 및 방법의 형태 및 세부 사항에서 다양한 삭제, 대체, 및 변경이 가능함을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기 설명에서보다는 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된다. 특허청구범위의 균등 범위 안의 모든 변형은 본 발명의 범위에 포섭된다.Although the foregoing is directed to novel features of the present invention that are applicable to various embodiments, those skilled in the art will appreciate that the apparatus and method described above, without departing from the scope of the present invention, It will be understood that various deletions, substitutions, and alterations can be made in form and detail without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the foregoing description. All variations within the scope of the appended claims are embraced within the scope of the present invention.

110 : 센서 회로부 120 : 래치 회로부
130 : 버퍼 회로부 D1 : 포토 다이오드
C1~C3 : 제1 커패시터~제3 커패시터 R1~R8 : 제1 저항~제8 저항
RTH : 문턱 전압 저항 CTH : 문턱 전압 커패시터
PM1~PM5 : 제1 PMOS~제5 PMOS NM1 : 제1 NMOS
CT : 타이머 커패시터 TH_ADJ : 입력신호
LATCH_TRIG : 전압신호 NED_B : 검출신호
110: sensor circuit part 120: latch circuit part
130: buffer circuit part D1: photodiode
C1 to C3: first to third capacitors R1 to R8: first to eighth resistors
RTH: Threshold Voltage Resistance CTH: Threshold Voltage Capacitor
PM1 to PM5: first PMOS to fifth PMOS NM1: first NMOS
CT: Timer capacitor TH_ADJ: Input signal
LATCH_TRIG: voltage signal NED_B: detection signal

Claims (10)

펄스 방사선 입사에 따라 발생되는 광전류를 전압신호로 출력하기 위한 센서 회로부;
상기 전압신호가 전달됨에 따라 복수의 PMOS 소자들을 이용한 래치 회로를 통해 일정시간 동안 검출신호를 유지하다가 초기 상태로 복귀시키기 위한 래치 회로부; 및
상기 검출신호를 반전신호로 출력시키기 위한 버퍼 회로부;를 포함하고,
상기 PMOS 소자들은, 제1 PMOS, 제2 PMOS, 제3 PMOS 및 제4 PMOS를 포함하여 케스케이드(cascade) 구조의 PMOS 공통소스 다단 증폭기를 형성하는 것인 방사선에 강인한 핵폭발 검출기.
A sensor circuit part for outputting a photocurrent generated according to the incidence of pulse radiation as a voltage signal;
A latch circuit for holding a detection signal for a predetermined time through a latch circuit using a plurality of PMOS elements as the voltage signal is transmitted and returning the detection signal to an initial state; And
And a buffer circuit unit for outputting the detection signal as an inverted signal,
Wherein the PMOS devices comprise a first PMOS, a second PMOS, a third PMOS, and a fourth PMOS to form a cascade-structured PMOS common-source multi-stage amplifier.
제 1 항에 있어서,
상기 센서 회로부는,
문턱 전압 레벨을 조정하기 위한 커패시터 및 저항을 포함하는 방사선에 강인한 핵폭발 검출기.
The method according to claim 1,
The sensor circuit unit includes:
A radiation resistant nuclear explosion detector comprising a capacitor and a resistor for adjusting a threshold voltage level.
제 1 항에 있어서,
상기 센서 회로부는,
상기 펄스 방사선 입사에 따라 광전류를 발생시키는 포토 다이오드를 포함하는 방사선에 강인한 핵폭발 검출기.
The method according to claim 1,
The sensor circuit unit includes:
And a photodiode for generating a photocurrent in response to the pulse radiation incident.
제 1 항에 있어서,
상기 센서 회로부는,
상기 광전류를 저항을 통해 전압으로 변환하여 커패시터와 저항으로 구성된 미분회로를 거쳐 전압신호를 출력하는 방사선에 강인한 핵폭발 검출기.
The method according to claim 1,
The sensor circuit unit includes:
A radiation resistant nuclear explosion detector that converts the photocurrent into a voltage through a resistor and outputs a voltage signal via a differential circuit comprised of a capacitor and a resistor.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제1 PMOS의 게이트는, 상기 전압신호가 인가되고,
상기 제1 PMOS의 드레인과 상기 제2 PMOS의 게이트는 서로 연결되며,
상기 제2 PMOS의 드레인과 상기 제4 PMOS의 게이트는 타이밍 커패시터를 통해 결합되고,
상기 제4 PMOS의 드레인은 상기 제3 PMOS의 게이트는 서로 연결되며,
상기 제3 PMOS의 드레인은, 상기 제2 PMOS의 드레인과 상기 타이밍 커패시터의 상부전극측에 연결되는 방사선에 강인한 핵폭발 검출기.
The method according to claim 1,
The gate of the first PMOS is supplied with the voltage signal,
The drain of the first PMOS and the gate of the second PMOS are connected to each other,
A drain of the second PMOS and a gate of the fourth PMOS are coupled through a timing capacitor,
The drain of the fourth PMOS is connected to the gates of the third PMOS,
And a drain of the third PMOS is resistant to radiation coupled to a drain of the second PMOS and an upper electrode side of the timing capacitor.
제 6 항에 있어서,
상기 타이밍 커패시터의 하부전극측과 상기 제4 PMOS의 게이트 사이는,
저항을 통해 접지에 연결되는 방사선에 강인한 핵폭발 검출기.
The method according to claim 6,
Between the lower electrode side of the timing capacitor and the gate of the fourth PMOS,
Radiation-resistant nuclear explosion detector connected to ground through a resistor.
제 6 항에 있어서,
상기 버퍼 회로부는,
제5 PMOS와 제1 NMOS를 케스코드 구조로 연결하여 CMOS 인버터를 형성하고,
상기 제5 PMOS와 상기 제1 NMOS의 게이트는,
상기 제3 PMOS의 드레인 전압이 입력되는 방사선에 강인한 핵폭발 검출기.
The method according to claim 6,
Wherein the buffer circuit section comprises:
The fifth PMOS and the first NMOS are connected in a cascode structure to form a CMOS inverter,
Wherein the gate of the fifth PMOS and the gate of the first NMOS are connected,
Wherein the drain voltage of the third PMOS is robust against the input radiation.
제 8 항에 있어서,
상기 제1 NMOS는,
DGA(Dummy Gate-Assisted) n-MOSFET 레이아웃을 적용하는 것인 방사선에 강인한 핵폭발 검출기.
9. The method of claim 8,
The first NMOS includes:
A radiation-robust nuclear explosion detector that applies a Dummy Gate-Assisted (DGA) n-MOSFET layout.
제 8 항에 있어서,
상기 제1 NMOS의 사이즈는, 상기 제5 PMOS의 사이즈에 비해 크게 설계되는 방사선에 강인한 핵폭발 검출기.
9. The method of claim 8,
Wherein the size of the first NMOS is designed to be larger than the size of the fifth PMOS.
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