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微波低噪声放大器脉冲效应与机理研究

马涛  
【摘要】: 由于半导体器件和集成电路的固有特性以及自身存在的薄弱环节和易损部位,在外界电应力的作用下其可靠性下降,甚至完全失效。本文在研究了双极型器件二次击穿和安全工作区的基础上,重点分析了半导体器件和集成电路脉冲效应产生的机理。研究表明,由于双极型晶体管集电结势垒区总电流密度是由传导电流密度与位移电流密度两部分组成,而输入脉冲信号的上升、下降沿能使位移电流密度陡增,从而导致双极型器件集电结烧毁。论文对矩形波、三角波、正弦波等常见脉冲信号,从能量、功率和功率谱等方面进行分析和比较,从而确定由矩形波构成的矩形波脉冲串最易引发半导体器件及集成电路失效。正是这种脉冲串信号的上升沿、下降沿对器件可靠性的不良作用,本文称之为器件失效的脉冲效应。 在理论分析的基础上,本文对A-、B3、B5、B5B四种不同型号的微波低噪声放大器进行了电路特点分析,对几种电路的脉冲效应薄弱环节和易损部位进行了确定,对其中两种微波低噪声放大器进行脉冲输入实验,并对实验结果进行了比较。实验结果表明在较低功率下,矩形脉冲串就能引起半导体器件、集成电路的失效,从而证实了理论分析的正确性。 本文最后利用射频电路仿真软件ADS对四种微波低噪声放大器进行定性的仿真分析,其仿真结果与实验结果趋势相符,为下一步深入展开脉冲效应的定量仿真和实验研究奠定了基础。


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