Воздействие сверхкоротких импульсных перегрузок на полевые транзисторы и цифровые схемы

• Автор: Разуваев, Юрий Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 200 с. : ил.

Оглавление

Список используемых сокращений

Введение

Глава 1. Воздействие импульсных перегрузок на GaAs ПТШ

1.1. Основы математического аппарата полупроводникового симулятора

1.2. Физическая модель ПТШ

1.3. Теоретический анализ заряда ловушечных центров

1.4. Моделирование состояния равновесия

1.5. Моделирование импульсной перегрузки и процесса восстановления

1.6. Теоретическая оценка длительности переходных процессов

Выводы
Глава2. Воздействие импульсных перегрузок на МОП-транзисторы
2.1. Введение в физику структур металл-диэлектрик-полупроводник
2.2. Вольтамперные характеристики МОП-транзисторов
2.3. Зарядовые состояния Si02 и интерфейса Si-Si
2.4. Воздействие СКИ на МОП-транзисторы
2.4.1. Влияние входной цепи на спектр и форму СКИ
2.4.2. Схема эксперимента
2.4.3. Моделирование экспериментальных схем
2.4.4. Воздействие СКИ на МОП-транзисторы со встроенным каналом n-типа на примере транзисторов КПЗ 1 ЗА
2.4.5. Воздействие СКИ на МОП-транзисторы с индуцируемым каналом п-типа на примере транзисторов КП505Г
2.4.6. Воздействие СКИ на МОП-транзисторы с индуцированным каналом p-типа на примере транзисторов КП301Б
2.5. Обсуждение результатов
Выводы
Глава 3. Воздействие импульсных перегрузок на триггеры Шмитта КМОП-логики

3.1. Анализ схемы интегрального триггера Шмитта КМОП-логики
3.2. Моделирование локальных пробоев транзисторов схемы триггера
3.3. Воздействие СКИ на триггеры Шмитта КМОП-логики
3.3.1. Экспериментальная установка
3.3.2. Результаты экспериментов
3.3.3. Интерпретация экспериментальных результатов
Выводы
Глава 4. Воздействие сверхкоротких импульсных перегрузок на синхронные цифровые схемы КМОП-логики
4.1. Схемные реализации Т-триггеров
4.2. Схема и методика экспериментов
4.3. Испытание микросхем триггеров 815Г74НС74М на стойкость к СКИ
4.4. Испытание микросхем счётчиков 8И74НС163И на стойкость к СКИ
4.4.1. Анализ временных диаграмм при воздействии серии СКИ
4.4.2. Анализ интегрального эффекта воздействия серий СКИ
4.5. Обсуждение результатов
Выводы
Заключение
Библиографический список использованной литературы
Приложение 1. Программа для расчёта объёмного заряда
Приложение 2. Программа для построения векторных графиков
Приложение 3. Программы - интерфейсы измерительных установок
Приложение 4. Измерительные установки
Список используемых сокращений
АЧХ - амплитудно-частотная характеристика ВАХ - вольтамперная характеристика ИС - интегральная схема
КМОП - схемы на комплементарных (дополняющих) МОП-транзисторах с
противоположными типами каналов
МОП - структура металл-оксид-полупроводник
МОПТ - транзистор с МОП-структурой
МШУ — малошумящий усилитель
ПТШ - полевой транзистор с затвором Шоттки
СВЧ - сверхвысокие частоты
СКИ — сверхкороткий импульс(ы)

1.4. Моделирование состояния равновесия
В равновесном состоянии проводилось моделирование структуры ПТШ рис. 1.1. с заземлёнными контактами истока, затвора и стока. На рис. 1.3. показан общий вид потенциального барьера и распределение объемного заряда на границе канал-подложка (Усг = 1хЮ17см'3). Зонная диаграмма перехода и распределение Р-составляющей напряженности электрического поля в поперечном сечении Х= 0.5 мкм (под истоком) показаны на рис. 1.4. Номера кривых соответствуют номерам материала подложки (таблица 1.1.). Координата Г =0.15 мкм на графиках соответствует границе канал-подложка. Энергии дна зоны проводимости Ес и потолка валентной зоны Еу, а также энергетические уровни глубоких доноров Е^2 и акцепторов ЕС[, отсчитываются относительно уровня Ферми Ер. Уровень мелких доноров на зонной диаграмме не показан, поскольку в масштабе диаграммы он вплотную прилегает к дну зоны проводимости.
Видно, что с увеличением содержания хрома в подложке уровень Ферми в ней понижается и возрастает контактная разность потенциалов. Одновременно происходит уменьшение ширины области электрического поля и увеличение его напряженности на границе раздела. При этом область поля смещается в сторону канала: если для материала 1 поле сконцентрировано преимущественно в подложке, то для материала 3 - преимущественно в пространстве канала. Таким образом, при увеличении концентрации хрома в подложке происходит расширение обедненной области канала у границы раздела и соответственное уменьшение эффективной толщины активного слоя. В области перехода в результате искривления зон глубокие уровни принимают положение существенно ниже уровня Ферми, в результате чего глубокие акцепторы здесь должны практически полностью заряжаться, а глубокие доноры — нейтрализоваться.
I Распределение объемного заряда в поперечном сечении Х= 0.5 мкм и его составляющих представлены на рис. 1.5. На рис. 1.5а показано пространствен-