ESD对微波半导体器件损伤的物理机理分析

为了得到电磁脉冲对微波半导体器件的损伤规律,进而研究器件的静电放电损伤机理,首先对半导体器件静电放电的失效模式即明显失效和潜在性失效进行了介绍;其次分析了器件ESD损伤模型;最后通过对器件烧毁的物理机理进行分析,得到器件在静电放电应力下内在损伤原因。在ESD电磁脉冲作用下,器件会产生击穿效应,使内部电流密度、电场强度增大,导致温度升高,最终造成微波半导体器件的烧毁。     

静电放电对高频小功率硅晶体管的双重作用

为了深入研究静电放电对双极晶体管的作用效应是否发生改变,对目前广泛使用的高频小功率硅双极晶体管的静电放电失效进行了实验分析.采用相应的静电放电模拟器,进行不同电压的静电放电注入实验再配合加速寿命实验,一方面验证了低于失效阈值的静电放电注入可能在该类晶体管内部造成潜在性失效,另一方面发现静电放电的注入也可能类似退火,对部分该类晶体管起到了训练加固的作用.     

静电放电对2SC3356造成的潜在性失效的实验模拟

研究了低电压的静电放电(ESD)对微电子器件造成的潜在性失效.采用人体模型(HBM)对微波低噪声晶体管2SC3356施加了一系列低电压的ESD应力,结果表明:低于损伤阈值的ESD应力可以使微电子器件产生潜在性损伤,从而影响器件的使用寿命.     

静电放电次数与半导体器件潜在性失效的关系

为研究硅双极晶体管中由ESD注入引起的潜在性失效与放电次数间的关系,对微波低噪声小功率硅双极器件进行了同一电压不同次数的人体模型ESD注入实验.注入电压为1.50 kV.注入管脚为器件对ESD最敏感的端对.器件分组注入不同次数的ESD后,将注入和未注入过ESD的器件同时进行加速寿命实验.通过比较各组器件损伤率的大小来反映器件使用寿命的变化.经统计分析与计算发现:开始时,随放电次数的增加,器件出现潜在性失效的概率增大,当概率达到一定极限值后,又会随放电次数的增大而减小,说明ESD的注入不仅可能在部分硅器件内部造成潜在性失效,也可能提高另外一部分器件的可靠性.     

静电放电电磁脉冲对微电子器件的双重作用

研究了低电压的静电放电(ESD)对微电子器件造成的潜在性失效,采用人体模型(HBM)对微波低噪声晶体管2SC3356施加不同电压的ESD应力.结果表明:高电压的ESD注入对2SC3356器件造成的损伤主要是不可恢复的损伤,而低电压的ESD注入对2SC3356器件造成的损伤是可恢复的损伤;ESD的注入对器件有双重作用:一方面ESD在器件中可引入潜在性损伤,另一方面ESD对器件有加固作用,并且注入ESD电压越高,这些作用越明显.     

低电压ESD对2SC3356造成的事件相关潜在性失效

研究了低电压的静电放电(ESD)对微电子器件造成的事件相关潜在性失效.从CB管脚对微波低噪声NPN晶体管2SC3356施加低电压人体模型(HBM)的ESD应力,发现,随着ESD应力次数的增加,器件的放大特性hFE逐渐退化,并且当电压达到一定水平,多次的ESD可以使器件失效.研究表明,低电压的ESD对器件造成的损伤具有潜在性和积累性.     

提高大功率开关晶体管二次击穿容量的一种方法

本文简述了硅双极型大功率开关晶体管产生正偏二次击穿的机理,提出一种提高硅双极型大功率开关晶体管二次击穿容量的有效方法,并以一种功率为225W(TC=25℃),BVCEO=200V,ICM=30A的高速开关晶体管为例,介绍了一种通过特殊版图设计和工艺设计的方法,使晶体管的发射结面积得到充分应用,消除了大电流时发射极的电流集边效应,从而提高了功率开关晶体管的正偏二次击穿功率容量.     

Ge组分对Si_(1-x)Ge_x HBT反向击穿特性影响的研究

构建了一个SiGe异质结双极NPN晶体管的物理模型.在分析异质结双极晶体管工作机理的基础上,利用ISE_TCAD软件模拟了Si1-xGex中的Ge组分对器件反向击穿特性的影响.结果表明:在其他参数相同的情况下,增加Ge组分虽可增加晶体管的电流增益,但可导致晶体管的耐压降低,BVcbo、BVceo、BVebo等击穿电压均随x组分的增加而减少.本研究对利用软件实现器件的虚拟制造、以及设计中如何进行合理的组分剪裁从而获取综合性能的优化有一定意义.     

晶体管击穿电压的数值分析

本文从物理概念出发，推导出载流子在集电结空间电街区发生碰撞电离时基极开路晶体管电流的表达式，并由此得到晶体管的雪崩击穿条件及ｐｎ结二极管的雪崩击穿条件。根据数值计算结果找到了快速、精确计算基极开路晶体管击穿电压的经验公式。     

CMOS电路的静电放电失效分析

静电放电(ESD)对半导体器件的损伤是影响电子产品可靠性的重要因素。在ESD引起的损伤中,有90％的概率会造成器件在使用现场的早期失效,因此ESD会严重影响器件的可靠性。我们用人体模型电路测量了部份CMOS电路的ESDS,对ESD失效器绊作了分析;根据被测器件的ESDS的统计分布规律,计算了CMOS器件的静电放电失效概率。     

基于气隙电阻变化模型的单气隙局部放电仿真计算

为了对气隙局部放电的不同击穿过程和不同时间过程进行仿真研究,采用了一种按照局部放电物理本质修正的基于气隙电阻变化的单气隙局部放电仿真模型.仿真研究了气隙贯穿放电、气隙沿面放电以及气隙贯穿放电与气隙沿面放电同时发生3种不同的放电过程,研究了微秒级放电、亚纳秒级放电、纳秒级放电等3种不同的气隙击穿时间对放电波形的影响规律,研究了气隙放电中电子雪崩过程的放电特征.发现不同放电击穿过程和不同时间过程的放电波形之间存在差异,采用电子雪崩控制放电过程可以得到与实际测量波形十分接近的仿真结果,为今后进一步研究气隙放电的物理化学过程奠定了基础.     

基于分形理论的雷电冲击土体等离子体通道发展研究

等离子体通道对岩土体破坏过程具有内动力作用，针对雷电冲击岩土体后的等离子体通道发展进行研究，从电击穿的角度构建岩土体击穿通道的随机概率模型，采用拉普拉斯方程计算电场，引入分形理论计算发展概率，得到等离子体通道路径模拟图。采用盒维数法计算分形维数来反映等离子体通道发展情况，分析了土体电阻率、雷电流幅值及内部电压降对分形维数的影响规律。结果表明：随着土体电阻率增大，分形维数逐渐减小；随着雷电流幅值增大，分形维数逐渐增大；随着土体内部电压降增大，分形维数逐渐增大，且在土体电阻率越小时，分形维数变化越显著。研究证明，运用二维图像方式直观表现出岩土体内等离子体通道发展，并利用分形几何定量描述岩土体内等离子体通道的发展规律，有助于预测岩土体破坏过程的发展，便于进一步研究岩土体电击穿的物理本质。     

静电放电电磁脉冲场对针板间隙流注放电的影响分析

为了分析自然环境下静电放电电磁脉冲场对针板间隙流注放电的影响,基于流体动力学理论,建立静电放电电磁脉冲场下流注放电模型,对大气压下10mm针板间隙流注放电过程进行了仿真,研究了静电电磁脉冲场对流注运动发展过程中电场与光子通量的影响,以及得到不同静电电磁脉冲场下流注放电间隙贯穿时间的变化规律。结果表明:无静电电磁脉冲场时,随着时间的推移流注不断向阴极发展,当流注头部靠近阴极时,流注头部电场强度逐渐增大,光子通量幅值亦迅速增长;通入静电电磁脉冲场后,相同时间内,电场向板极推进的速度明显加快,击穿电压阈值显著降低,随着静电放电输出电压的增加,流注贯穿间隙的时间逐渐减小。对于强电磁场环境下电子设备安全防护的研究具有参考意义。     

介质击穿模型参数对雷电先导放电数值模拟的影响

为研究介质击穿模型参数的选取对雷电先导放电数值模拟结果的影响,以雷云荷电模型和WZ模型为基础,模拟计算了三维先导放电通道在50 m空间分辨率下的分形维数和先导临近对地面电场峰值的增强程度.统计分析结果表明:分形维数随着概率指数和电场击穿阈值的增大而减小,但随着通道内电场的增大先减小而后基本趋于稳定,且概率指数对分形维数的影响程度最为剧烈,电场击穿阈值次之,通道内电场的影响相对最弱;地面电场峰值的增强程度随着通道内电场和电场击穿阈值的增大而减小,但随着概率指数的增大先减小而后基本趋于稳定,且通道内电场对地面电场峰值增强程度的影响最为剧烈,概率指数次之,电场击穿阈值的影响相对最弱.     

静电放电参数低重复特性分析

静电放电发生时,由于气体压强、空气湿度、电极表面状况、环境温度等因素的影响,相关放电参数(击穿电压、电流、电场、磁场、峰值、弧长、上升斜率等)具有低重复特性。我们通过相关放电参数的处理来研究带电体和受电体之间间隙的电性质。从理论上和实验上深入研究放电间隙电性质的低重复特性,对于充分认识和把握静电放电的本质,对于静电放电危害的防护,有十分重要的理论意义和实际意义。通过改变静电放电发生器实验环境温度来获得相应的固定间隙放电情况下电流峰值的差异。试图从理论上对静电放电条件下所获得电流峰值的低重复特性加以初步的分析讨论。     

高压强电场电源绝缘系统分析

对气体、液体、固体及复合绝缘材料的击穿机理进行了讨论,说明了2种电击穿理论即本征电击穿和雪崩电击穿的产生机理及避免方法.介绍了高压强电场电源低压绕组、高压绕组2种绝缘结构的设计方法及所用材料.提出了高压绕组的绝缘结构的2种设计方法即纸满梯形结构和纸不满梯形结构,对比可知110 kV高压静电变压器高压绕组采用纸不满梯形结构可满足相应绝缘要求.     

线-辊式高压静电分选装置放电电流特性分析

为了提高高压静电分选效率,探究转辊表面电流分布规律.采用自制的线-辊式高压放电装置,改变电极排布,测量转辊表面电流分布.结果表明:在同等条件下,单根电晕线直径越小放电电流越大,转辊表面电流整体呈正态分布;2根电晕线放电时,电流分布范围扩大,整体电流增强;3根电晕线放电,在两外侧电晕线夹角为60°,3根电晕线与转辊表面间距均为45 mm的位置时,两外侧峰值电流在转辊表面上的夹角约为72°,总体电流较大且分布均匀,有利于待分选物料荷电,提高分选效率.本研究为优化静电分选装置电极设计提供依据.