Влияние сверхкоротких импульсов электромагнитного излучения на электрические параметры биполярных и полевых структур

• Автор: Левченко, Виктор Николаевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 132 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Воздействие импульсных электромагнитных полей на электронные устройства

1.1. Влияние мощных импульсных микроволновых

помех на полупроводниковые приборы и интегральные схемы

1.1.1 Модели воздействия ИМИ Первичные эффекты

1.1.2 Вторичные эффекты. Вторичный тепловой пробой

1.1.3 Электрическое защелкивание в ИМС

1.1.4 Доминирующие механизмы отказа в полупроводниковых структурах при воздействии ИМП. Диодные структу ры

1.1.5 Биполярные транзисторы

1.1.6 Интегральные микросхемы

1.2 Влияние широкополосного и сверхширокополосного импульсного электромагнитного излучения на электронные устройства
1.2.1 Основные модели, описывающие взаимодействие электронной аппаратуры с широкополосной импульсной помехой
2 Методика и объекты исследования.
2.1 Схемные решения генераторов СКИ и аттестационные параметры сигнала.
2.1.1 Генератор ГНИ1 ТТХ
2.1.2 Генератор ГНИ ЗУ ТТХ
2.2 Широкополосная коаксиальная нагрузка
2.3 Объекты и методики измерений
2.3.1 Биполярные транзисторы и диоды
2.3.2. Цифровые и аналоговые микросхемы
2.3.3 Полевые кремниевые СВЧ транзисторы
2П 5Б, КП 5Д, КП 5Е
3. Влияние СКИ ЭМИ на параметры биполярных структур
3.1 Влияние СКИ на параметры и характеристики диодов
3.2 Влияние СКИ ЭМИ на параметры биполярных транзисторов
3.3 Влияние СКИ ЭМИ на биполярные микросхемы
3.3.1. Влияние СКИ ЭМИ на функционирование логических элементов К5ЛН1, изготовленных по биполярной технологии
3.3.2. Исследования воздействия СКИ ЭМИ на малошумящий усилитель на биполярной микросхеме К7УД2
4 Исследование воздействия СКИ ЭМИ на полевые структуры
4.1 Кремниевые полевые СВЧ транзисторы 2П 5Б, КП 5Д,
4.2. Воздействие СКИ ЭМИ на функционирование микросхем
на полевых транзисторах
4.2.1 Влияние СКИ ЭМИ на функционирование логических элементов НСЫ МДПтехнологии
4.2.1.1 Влияние СКИ ЭМИ на функционирование
мультивибратора с частотой ц на микросхеме НСМ
4.2.1.2 Влияние СКИ ЭМИ на функционирование
мультивибратора с частотой 0 кГц на микросхеме НСЫ
4.2.2 Исследование влияния СКИ ЭМИ на параметры малошумящего усилителя на полевых транзисторах К4УН2А
Заключение и выводы
Список использованных источников


Обнаружено, что воздействие мощных СКИ ЭМИ на биполярные логические элементы может приводить к повышению скорости их срабатывания из-за роста проводимости запертых р-п-переходов, а при воздействии на логические МДП - схемы наблюдается рост скорости переключения с одновременным увеличением коэффициента заполнения. Показано, что изменения параметров транзисторов и нарушения в функционировании логических и аналоговых микросхем существенно и нелинейным образом зависят от энергии в сверхкоротком импульсе и частоты их следования. Возникновение обратимого пробоя р-п переходов при воздействии мощных СКИ ЭМИ на биполярные структуры. Перестройка волътамперных характеристик полевых транзисторов в результате увеличения плотности поверхностных состояний на границе раздела диэлектрик-полупроводник при воздействии мощных наносекундных импульсов. Достаточно длительное время (Ю^-ИО^с) восстановления ВАХ МДП - транзисторов после воздействия, приводящее к увеличению сдвига ВАХ с частотой следования СКИ в диапазоне 2-И Гц. Практическая значимость результатов. Личный вклад автора. Разработка методов исследования и основные экспериментальные данные, включенные в диссертацию, осуществлены и получены лично автором или при его непосредственном участии. Автором выполнен анализ и интерпретация полученных результатов, сформулированы выводы и научные положения, выносимые на защиту. Апробации работы. XII, XIII Международных научно-технических конференциях «Радиолокация, навигация, связь», Воронеж, г, г. Международной конференции «Свсрхширокополосные сигналы и сверхкороткие импульсы в радиолокации, связи и акустике», Суздаль, г. Публикации. По теме диссертации опубликовано работ из них 1 статья в реферируемом журнале и 5 работ в трудах конференций, 3 авторских свидетельства и 1 патент РФ. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 2 страницах машинописного текста, включая 4 рисунка, 3 таблицы и список литературы из наименований. Во введении к диссертации обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи работы, ее научная новизна, практическая значимость полученных результатов и научные положения, выносимые-на защиту. Коротко изложена структура диссертации и ее содержание, даны сведения о публикациях и апробация работы. В первой главе на основе литературных данных даётся обзор по теме диссертации. В . СКИ ЭМИ), представляющих: собой последовательности импульсов с амплитудой ^ 3В длительностью фронтов < ‘9с в диапазоне-частот следования от 0 Гц до 1 МГц. Показано, что повторяющиеся ЭМИ с подобными параметрами обладают целым рядом специфических свойств, позволяющих их использовать для решения новых задач, недоступных для классической радиотехники, как в областях стратегического, так и гражданского назначения. Во второй главе показан лабораторный измерительный{ стенд с широкополосной коаксиальной нагрузкой для изучения воздействия СКИ ЭМИ на полупроводниковые структуры. Приведены осциллограммы и характеристики генераторов СКИ ЭМИ, перечень исследуемых объектов, их конструктивные параметры и рабочие характеристики. В главе также описаны схемы и методики проводимых. В третьей главе представлены экспериментальные результаты влияния энергии и частоты следования СКИ ЭМИ на ВАХ биполярных транзисторов и диодов. Рассмотрено изменение обратных токов диодов и обратных токов коллекторных переходов транзисторов под действием СКИ ЭМИ. Показан значительный рост этих токов, зависящий как от энергии и частоты следования СКИ ЭМИ, так и от пробивного напряжения р-п-перехода и его частотных характеристик. Рассмотрены модели пробоя р-п-перехода при воздействии СКИ ЭМИ. Показано влияние этих эффектов на работу логических и аналоговых микросхем, изготовленных по биполярной технологии. В четвертой главе представлены экспериментальные результаты по влиянию СКИ ЭМИ на параметры МДП - транзисторов и показана перестройка сток-затворных и сток-истоковых характеристик транзисторов под действием СКИ ЭМИ. Установлено сильное влияние СКИ ЭМИ на функционирование логических и аналоговых микросхем на полевых транзисторах. В заключении и выводах подведены итоги по диссертационной работе в целом и сформулированы основные выводы.