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集成器件的高功率微波效应研究与相应防护

陈权  
【摘要】:本文主要以高功率微波(HPM)作用下的器件失效为研究对象,基于HPM效应实验中发现的器件失效现象,结合仿真进行失效机理分析并探讨防护方法。针对HPM效应实验中发现的CMOS闩锁效应,通过初步仿真,推测了HPM诱发下CMOS反相器发生闩锁的机理。在考虑HPM的电压特性(正弦电压信号,存在负值)后,分析了MOS晶体管中寄生电容的分布特性。并在原先的CMOS反相器寄生电路模型基础上,加入了栅到衬底的沟道电容,形成新的闩锁触发机理。进一步的仿真说明,输入的变化通过沟道电容在衬底内引入了一个充放电电流,电流足够大时可以触发闩锁。对于HPM效应实验中发生的晶体管特性退化与畸变,则通过仿真模拟了HPM作用下晶体管的工作过程。仿真发现,晶体管能达到的晶格最高温度取决于外加的功率。结合高温诱发的晶体缺陷模型,通过仿真模拟了缺陷导致的晶体管特性曲线畸变与退化。仿真结果与实验结果有相同的趋势。针对HPM作用引起的器件失效,分析了如何在器件结构与电路层级进行防护,在传统的防护方式以外,仿真分析了特定方法对HPM诱发的失效的抑制作用。


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