短沟道AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的Ⅰ-Ⅴ特性研究

考虑栅电压、漏电压和沟长调制效应影响下,在长沟道高电子迁移率晶体管(HEMT)的Ⅰ-Ⅴ输出特性基础上,引入有效迁移率和有效沟道长度,推导了短沟道AlGaN/GaN HEMT的电流-电压(Ⅰ-Ⅴ)输出特性模型.通过比较栅长为105nm时模型计算结果与实际器件的输出特性,表明推导的短沟道AlGaN/GaN HEMT的Ⅰ-Ⅴ模型与实验结果基本相符,误差小于5%.     

基于晶体管GP模型的Multisim仿真建模方法

在现代电子电路设计中,先对电路进行前期软件仿真已经是必不可少的环节,然而仿真结果的可信度和真实度又取决于建立的仿真模型正确与否.Multisim仿真软件提供了部分型号三极管的仿真模型,但不够全面.对于特定三极管,需要在仿真软件中建立相应的仿真模型,以得到较理想的仿真结果.利用三极管的数据手册,介绍在Mulitism仿真软件中建立三极管GP模型的方法,并对2N3903型三极管的仿真模型与实物分别进行了直流扫描和交流特性对比分析.从直流扫描分析结果中可以看出:在饱和区,仿真曲线与实测曲线基本上一致;在放大区,仿真曲线与实测之间有一定的差异,但是平均相对误差小于10%.主要原因是晶体管存在分散性,而数据手册提供的是平均特性.从波特图仿真与实测结果中可以看出仿真的3dB通频带要比实际3dB通频带宽,主要原因是仿真模型中只考虑了三极管的极间电容影响,没有考虑三极管衬底电容的影响.实验结果表明利用该方法建立的仿真模型与实测数据基本上一致.     

功率VDMOS器件的新型SPICE模型

为解决垂直双扩散金属氧化物半导体(VDMOS器件)模型精确度差的问题,建立了一套新的VDMOS模型.与其他模型相比,该模型在VDMOS器件源极、漏极、栅极3个外部节点的基础上,又增加了4个内部节点,从而将VDMOS器件视为1个N沟道金属氧化物半导体(NMOS)与4个电阻的串联.采用表面势建模的原理计算了积累区的电阻,并对寄生结型场效应晶体管(JFET)耗尽及夹断2种状态进行分析,计算出寄生JFET区的电阻.分别考虑VDMOS器件外延层区与衬底区的电流路径,建立了这2个区域的电阻模型.模型仿真值与器件测试值的比较结果表明,该模型能够准确拟合VDMOS器件线性区、饱和区及准饱和区的电学特性.     

异质双栅结构LDMOS的物理建模和仿真

对一种采用新结构的LDMOS(lateral double diffused metal oxide semiconductor)器件建立了模型.该器件在LDMOS中采用异质双栅(dual material gate,DMG)结构,这样使得该器件(DMG-LDMOS)同时具有LDMOS和DMG MOSFET的特性和优点.给出了DMG-LDMOS中沟道区表面电势和电场的一维表达式,并在此基础上考虑了大驱动电压下引入的沟道载流子速度过冲效应的影响,建立了基于物理的沟道电流模型.最后比较了Medici器件仿真结果和所建立的沟道电流模型,验证了该模型的可用性.     

LTspice在双极型晶体管电路学习中的应用

使用LTspice仿真,验证双极型晶体管电路的静态工作点、放大倍数、输入电阻、输出电阻、输入和输出电压的计算数值,观察波形,能够实现抽象器件的具体化、估算模型结果的精确化。分析了软件仿真与近似估算之间的误差的产生原因,并从数据上做了验证。根据器件模型,讨论了参数调整的方法,实现了更好的数据匹配。基于免费的工具,得到工业级软件的仿真结果,有助于电子电路的进一步学习、分析和设计。     

MOS器件直接隧穿栅电流及其对CMOS逻辑电路的影响

随着晶体管尺寸按比例缩小,越来越薄的氧化层厚度导致栅上的隧穿电流显著地增大,严重地影响器件和电路的静态特性,为此,基于可靠性理论和仿真,对小尺寸MOSFET (metal-oxide-semiconductor field effect transistor)的直接隧穿栅电流进行研究,并通过对二输入或非门静态栅泄漏电流的研究,揭示直接隧穿栅电流对CMOS(complementary metal oxide semiconductor)逻辑电路的影响.仿真工具为HSPICE软件,MOS器件模型参数采用的是BSIM4和LEVEL 54,栅氧化层厚度为1.4 nm.研究结果表明:边缘直接隧穿电流是小尺寸MOS器件栅直接隧穿电流的重要组成成分;漏端偏置和衬底偏置通过改变表面势影响栅电流密度;CMOS逻辑电路中MOS器件有4种工作状态,即线性区、饱和区、亚阈区和截止区;CMOS逻辑电路中MOS器件的栅泄漏电流与其工作状态有关.仿真结果与理论分析结果较符合,这些理论和仿真结果有助于以后的集成电路设计.     

P沟道恒流二极管的电流扩展方法

介绍了P沟道恒流二极管和NPN双极型晶体管的工艺制作,采用PN结隔离技术实现隔离,巧妙地将集电极、发射极和恒流二极管沟道区同时制作,得到兼容后的结构,并对兼容结构进行了特性仿真。介绍了工艺流程,讨论了沟道长度、沟道厚度、沟道杂质浓度、基区宽度等结构参数对器件特性的影响。并用该兼容工艺将P沟道恒流二极管的恒定电流值放大了73倍。     

静电梳齿驱动器静电-结构耦合的仿真分析

采用降阶建模为静电梳齿驱动执行器开发了一个二维有限元模型,将梳齿驱动器简化为一组等价的集总参数单元,各单元均体现了对应器件的静动态特性和输入输出特性,降阶得到的模型降低了计算的复杂程度,提高了计算的速度.对采用降阶模型法所建立的模型仿真,得出梳齿驱动执行器的驱动位移、静电力与结构参数和所施加电压关系的仿真结果.该方法能以较快的速度求解静电-结构耦合问题,所得结果与有限元解相比较,最大位移误差小于5%.     

IGBT的电路仿真模型及其特性模拟

以通用电路仿真软件 PSPICE中的器件模型为基础 ,采用组合模型的方法建立了 IGBT模型 ,并对其静态特性和动态特性进行了仿真 ,其结果与厂家给出的实验结果符合得很好     

实时混合试验鲁棒时滞补偿方法的数值研究

为解决实时混合试验系统中时变时滞严重影响试验稳定性和精度的问题,以基于混合灵敏度的H∞鲁棒控制方法设计反馈控制器,使试验系统具有稳定的动态特性;以多项式外插进一步消除时滞,并将其应用于线性Benchmark问题.为充分探讨所提方法性能,采用线性和非线性加载系统模型,开展了物理子结构为线性和非线性的虚拟实时混合试验研究.结果显示:作动器的实测位移均与期望位移几乎完全重合;与已有方法的对比显示,采用鲁棒时滞补偿的实时混合试验具有更小的误差;而对非线性物理子结构,试验系统的均方根误差和峰值误差均在0.6％～1.5％之间,且均方根误差大于10％和峰值误差大于6％的概率远小于0.05.研究结果表明,鲁棒时滞补偿方法可大幅提高实时混合试验的模拟精度,并具有较强的鲁棒性.     

热载流子效应对n-MOSFETs可靠性的影响

研究热载流子效应对不同的沟道长度n-MOSFETs退化特性的影响．结果表明，随着器件沟道长度的减小，其跨导退化明显加快，当沟道长度小于1μm时退化加快更显著．这些结果可以用热载流子注入后界面态密度增加来解释．     

新型垂直沟道的NPN型偶载场效应晶体管的设计及特性

研制了一种新模式的半导体场效应晶体第－－垂直沟道的偶载场效应晶体管（VDCFET），这种结构可以避免现有光刻技术的制约，使用常规的半导体双极晶体管工艺，既可把有效沟道长度减短，大大提高器件的速度，又可将电源电压降低到小于1V，大幅度降低功耗，改进其电学性能。本器件可应用于高频电路、D触发器、环振电路及反相器等重要电路。从纵向和横向报道了器件的设计思想，并给出了器件特性的测量结果。     

基于模型标定的重型卡车座椅动态舒适性仿真研究

为了减轻重型卡车驾驶员的疲劳,增加了减振机构来提高座椅的动态舒适性。提出一种基于模型标定的座椅动态舒适性研究方法。首先通过台架试验得到了空气弹簧的刚度和阻尼器的阻尼参数。然后对座椅进行模态试验和传递率特性试验,获得座椅模态频率与传递率信息,采用迭代寻参的方法确定连接部位的刚度和阻尼参数,从而建立准确的有限元模型。最后进行模态、传递率和随机振动仿真分析,通过仿真结果评估座椅动态舒适性。结果表明,仿真与试验的模态频率误差小于3%,传递率峰值误差小于10%,且该座椅固有频率与人体敏感频率不重合,座椅在非共振频率段的传递率较小。降低共振频率下传递率的波峰值与响应点的均方根加速度值可以提高座椅的动态舒适性。     

台湾海峡真光层深度半分析算法遥感反演的真实性检验

应用SeaWiFS遥感数据,采用最新的基于固有光学特性的半分析算法进行台湾海峡真光层反演,与卫星过境时间±2小时内实测的数据比对的结果,平均相对误差为16.7%,均方根误差为0.077 81,遥感反演与实测数据之间相关系数达到0.87.相对于叶绿素反演算法(平均相对误差38.0%,均方根误差0.152 4,相关系数0.56),有较高的反演准确性.说明该算法不仅适用于Gulf of Mexico、Monterey Bay和Arabian Sea,也适用于台湾海峡.     

PMOSFET的动态NBTI效应模型研究

为了能够准确地预测器件的寿命,研究了PMOSFET中的动态负偏压温度不稳定性效应(NBTI)模型.在静态NBTI效应模型及反应-扩散模型(R-D)的基础上,推导出动态NBTI应力下界面陷阱电荷模型,其与占空比成指数关系.考虑到占空比对器件NBTI效应的影响,推导出动态NBTI应力下阈值电压退化模型.通过实验所得到的器件退化数据和仿真数据进行比较分析,证明了阈值电压漂移量随着占空比近似按照指数规律变化,与模型相符合,可以预测器件交流应力的实际寿命.     

MOSFET器件热载流子效应SPICE模型

为了预测MOSFET器件在热载流子效应影响下的退化情况,建立了一套描述MOSFET器件热载流子效应的可靠性SPICE模型.首先,改进了BSIM3v3模型中的衬底电流模型,将拟合的精确度提高到95%以上.然后,以Hu模型为主要理论依据,结合BSIM3v3模型中各参数的物理意义及其受热载流子效应影响的物理机理,建立了器件各电学参数在直流应力下的退化模型.最后,依据准静态方法将该模型应用于热载流子交流退化模型中.实验数据显示,直流和交流退化模型的仿真结果与实测结果的均方根误差分别为3.8%和4.5%.该模型能准确反映MOSFET器件应力下电学参数的退化情况,且为包含MOSFET器件的电路的性能退化研究提供了模拟依据.     

全耗尽围栅金属氧化物半导体场效应管二维模型

针对深亚微米围栅金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)的短沟道效应随沟道长度减小而愈加明显,以及移动电荷在器件强反型区对表面势影响显著的问题,提出了一种全耗尽围栅MOSFET二维模型.同时考虑耗尽电荷和自由电荷的影响,结合沟道与氧化层界面处的边界条件,求解一维泊松方程,得到一维电势分布模型,然后结合器件源漏处的边界条件求解拉普拉斯方程,最终得到全耗尽围栅MOSFET精确的二维表面势模型,并在此基础上得到了阈值电压、亚阈值斜率等电学参数的解析模型.利用Sentaurus软件对解析模型进行了验证,结果表明:该模型克服了本征模型在重掺杂情况下失效和仅考虑耗尽电荷的模型在强反型区失效的缺点,在不同沟道掺杂情况下从亚阈值区到强反型区都适用;与原有模型相比,该阈值电压模型的误差减小了45.5%.     

台湾海峡真光层深度半分析算法遥感反演的真实性检验

应用SeaWiFS遥感数据,采用最新的基于固有光学特性的半分析算法进行台湾海峡真光层反演,与卫星过境时间±2小时内实测的数据比对的结果,平均相对误差为16.7%,均方根误差为0.077 81,遥感反演与实测数据之间相关系数达到0.87.相对于叶绿素反演算法（平均相对误差38.0%,均方根误差0.152 4,相关系数0.56）,有较高的反演准确性.说明该算法不仅适用于Gulf of Mexico、Monterey Bay和Arabian Sea,也适用于台湾海峡.     

界面热阻对GaN HEMT自热效应的影响

主要研究了界面热阻对在大功率工作条件下的GaN HEMT的自热效应的影响。当GaN HEMT器件工作在大功率条件下时会产生自热效应使得自身温度升高,将会使得器件有源沟道温度升高,影响到器件的正常工作特性,产生温漂等一些列现象。计算了GaN HEMT器件不同材料界面之间的界面热阻,在此基础之上,进行三维建模,仿真了GaN HEMT器件在考虑界面热阻时的温度分布情况。     

pMOSFET的NBTI退化机理及内在影响因素

研究了P型MOSFET的NBTI效应退化机理,以及栅氧化层电场和沟道载流子浓度对NBTI效应的影响.首先,通过电荷泵实验对NBTI应力带来的p M OSFET的界面损伤进行了测试,并利用TCAD仿真软件对测试结果进行分析,结果表明该器件的NBTI退化主要由其沟道区的界面态产生引起,而电荷注入的影响相对可以忽略.然后,通过施加衬底偏置电压的方法实现了增加器件栅氧化层电场但保持沟道载流子浓度不变的效果,进而研究了栅氧化层电场和沟道载流子浓度2个内在因素分别对NBTI退化的影响.最后,通过对比不同栅极电压和不同衬底偏置电压条件下器件的2个内在影响因素变化与NBTI退化的关系,证明了p MOSFET的NBTI效应主要由器件的栅氧化层电场决定,沟道载流子浓度对器件NBTI效应的影响可以忽略.