ESD和方波脉冲对集成电路损伤效应异同性

为了考察不同波形脉冲对集成电路损伤效应的异同性,用ESD和方波脉冲对2种集成电路器件进行注入损伤效应实验,在采用曲线拟合分析法建立起波形参数与器件损伤参数间的数学模型后,讨论了不同脉冲注入时器件的损伤阈值和损伤机理。结果表明:2种注入方式对实验器件的损伤机理相同或类似;以损伤能量作比较,同一器件的ESD损伤阈值小于方波阈值;同属一个门类的这2种器件,方波阈值相差小而ESD阈值相差大且方波实验下所得器件敏感度排序与ESD脉冲注入时排序相同。2种注入方式下建立起的数学模型的表述形式虽有可能不同,但器件的损伤参数与脉冲参数间关系变化的实质规律不变。方波时可将所有参数都考虑进来拟合得到一个联合式,但ESD脉冲注入时这种拟合的准确度会降低,可能因实验脉冲参数变化的范围不大而引起。     

ESD脉冲对集成电路损伤效应的实验研究

为了研究复杂波形脉冲对集成电路的损伤效应,用改变ESD模拟器放电参数产生的不同的静电放电脉冲对某集成电路芯片进行了注入损伤效应实验。给出了各主要的损伤参数与放电电压的散点图,并借助曲线拟合的方法进行了分析。结果表明:IC芯片注入通路上的电阻在脉冲波形发生变化时变化不大,电流随放电电压增大;芯片上的峰值功率及峰值能量与放电电压满足P(W)=AUBD。最后,比较了各脉冲注入下器件的主要参数损伤阈值,得到结论:ESD模拟器放电参数改变对器件损伤阈值大小的影响在1~2倍间,相同参数在不同注入脉冲下的阈值处于同数量级。     

ESD防护器件HMM和TLP测试方法及性能评价EI北大核心CSCD

人体–金属模型波形(HMM)和传输线脉冲(TLP)波形是静电放电防护器件测试时常用的注入波形。针对静电放电(ESD)防护器件,介绍了这2种波形的测试方法。通过对同一型号瞬态电压抑制器进行测量,获取器件的瞬态波形、钳位电压、损伤阈值、瞬态阻抗等特性参数,并对结果进行分析比较。测试结果表明,基于IEC标准的HMM测试所能得到的有效信息最少;基于TLP的HMM测试可直观得到被测器件的静电放电瞬态响应;TLP矩形波测试结果的稳定性好,测量参数的可重复性高。     

适用于变频电机绝缘测试的脉冲方波发生器

为合理评估变频电机绕组的绝缘性能,IEC建议采用脉冲方波电压开展测试并且选择合适的脉冲参数以减小电压波形带来的测试偏差。通过对脉冲电源波形参数选择的分析,研制了一台基于桥式固态开关器件的直接输出式脉冲方波电源,给出了脉冲变换主回路暂态参数的设计方法。波形测试结果表明该脉冲方波电源能够输出具有对称脉冲边沿特性的脉冲方波,通过控制半导体固态开关和调节充放电参数能得到最短脉冲边沿时间20 ns、最大重复频率20 kHz、最高电压幅值10 kV的对称脉冲波形,耐电晕寿命测试结果与相关研究结论一致。该脉冲电源运行可靠、结构简单,输出波形稳定,可用于开展脉冲电压条件下变频电机绝缘性能评估工作。     

ESD防护器件HMM和TLP测试方法及性能评价

人体–金属模型波形(HMM)和传输线脉冲(TLP)波形是静电放电防护器件测试时常用的注入波形。针对静电放电(ESD)防护器件,介绍了这2种波形的测试方法。通过对同一型号瞬态电压抑制器进行测量,获取器件的瞬态波形、钳位电压、损伤阈值、瞬态阻抗等特性参数,并对结果进行分析比较。测试结果表明,基于IEC标准的HMM测试所能得到的有效信息最少;基于TLP的HMM测试可直观得到被测器件的静电放电瞬态响应;TLP矩形波测试结果的稳定性好,测量参数的可重复性高。     

微波低噪声硅晶体管的方波电磁脉冲损伤研究

为了得到电磁脉冲注入对硅半导体器件的作用效应,对两个批次的同型号微波低噪声硅晶体管进行方波注入试验,得出了此类器件对电磁脉冲的最灵敏端对CB结和最敏感参数VBRCEO、损伤电压值、损伤电流值及损伤功率值。电磁脉冲注入时,通过示波器记录晶体管上的瞬时电压、电流波形并得出器件瞬时功率波形。将器件损伤时出现的二次击穿点的功率平均值作为该器件的损伤功率值,将二次击穿点的延迟时间与对应的损伤功率值作P-T图,得出其拟合曲线方程。根据拟合方程把各延迟时间下的损伤功率换算为1μs脉宽下的功率值,统计其损伤能量基本符合正态分布。经分析,器件方波电磁脉冲注入时的损伤机理为热二次击穿。     

MOSFET寄生参数对纳秒脉冲源输出特性的影响

电力系统中常用脉冲注入的方式来研究电力传感器等二次设备受复杂电磁环境的影响,注入脉冲源前/后沿和幅值一般需要控制在2～50 ns和10～100 kV范围,但脉冲波形受开关器件的影响显著。因此,在此基于线性变压器驱动源的电路拓扑,研究了MOSFET器件的寄生参数对脉冲输出波形的影响。结果表明:栅源电容会减缓脉冲的前后沿,减小输出超调量,栅漏电容会引入电磁干扰(EMI),导致驱动振荡甚至失效,而主回路的能量损耗主要来源于PCB布线设计引入的寄生电感。在此研究基础上设计了扇形和矩形两种PCB布线方式,其中矩形布线的寄生电容较扇形结构减小了56%,寄生电感减小61%,驱动信号的振荡显著降低,单级模块的脉冲前沿时间为5 ns左右,输出幅值可达800 V,基于该模块的多级串联构成注入脉冲源能够满足二次系统抗EMI研究的需要。     

复杂瞬态注入波形的等效简化方法

针对复杂瞬态电磁脉冲差模定向注入试验的技术需求,提出了复杂瞬态注入波形"效应特征参量"的概念,理论分析了各效应特征参量对武器装备干扰和损伤效应的影响,给出了复杂瞬态注入波形等效简化的原则,提出了不带载波和带载波的两类复杂瞬态注入波形的等效简化方法,以某型数据链收发系统为受试对象,开展了电磁脉冲差模定向注入等效替代超宽带电磁脉冲辐射效应试验。研究结果表明:对武器装备的干扰或损伤起决定性作用的波形参量(即效应特征参量)主要包括信号幅度、正负极性、能量(脉宽)、上升时间、载波频率和脉冲重复频率等,其中信号幅度、正负极性、上升时间、载波频率和脉冲重复频率通常决定了受试设备的干扰效应,而信号幅度、正负极性、能量(脉宽)和载波频率通常决定了受试设备的损伤效应;基于加严等效、标准简化和易于工程实现原则,以复杂瞬态注入波形的"效应特征参量"作为等效依据,确定将梯形波或方波脉冲(含带载波)作为等效简化注入波形;在超宽带电磁脉冲辐射和等效方波脉冲注入试验条件下,某型数据链收发系统的干扰恢复时间基本相同,试验结果验证了复杂瞬态注入波形等效简化方法的有效性。该研究结果为武器装备的强电磁脉冲效应研究提供了理论和技术支撑。     

基于PEA测量技术的电缆外半导电层脉冲注入方式的影响因素

基于电声脉冲法(PEA)的同轴电缆空间电荷测量系统中,耦合的脉冲直接影响空间电荷的测量波形。因而简述了基于外半导电层脉冲注入法的同轴电缆空间电荷测量系统,测量了10 kV同轴电缆在不同接地点下的空间电荷波形。通过实验和仿真研究了不同接地点、不同电缆尺寸和不同脉冲注入区长度对脉冲注入波形的影响。实验与仿真结果表明:注入脉冲的波形对测量的空间电荷波形有直接的影响,当脉冲由外半导电层注入电缆时,外半导电层的阻抗特性会影响脉冲的注入效果。同时,同轴电缆的接地点和尺寸影响着脉冲的注入,接地点与脉冲注入点的距离越远,耦合脉冲幅值越高。此外,外绝缘层直径对外半导电层等效电阻值也有影响。     

基于参数辨识的水中脉冲放电阻抗特性分析

通过水中脉冲放电实验获得了实验平台固有参数和不同间隙下典型放电波形,采用电感分量剥离方法得到等离子体通道的时变电阻特性。建立了考虑等离子通道时变电阻的水中脉冲放电等效回路模型,提出了基于粒子群优化(PSO)算法的通道阻抗模型参数辨识方法。计算结果与实验结果对比表明,放电电流波形、阻抗变化特性与实验结果的误差小于3%,基于参数辨识的水中脉冲放电阻抗模型能够指导相关工程应用。     

航天器表面放电脉冲测量系统

文中介绍了一种用于航天器表面放电脉冲测量的瞬态脉冲测量系统,详细地描述了测量系统的原理、电路结构和测量结果。     

脉冲序列调制-脉冲跳周期调制Buck变换器研究

脉冲序列调制(Pulse Train Modulation,简称PTM)采用高、低能量脉冲对开关变换器的输出电压进行调整,其动态响应速度快,控制器设计简单,但同时开关变换器轻载效率低,输出电压纹波大。脉冲跳周期调制(Pulse Skipping Modulation,简称PSM)采用ON/OFF控制对输出电压进行调整,虽然提高了开关变换器的轻载效率,但也存在输出电压纹波大的缺点。结合PTM与PSM调制技术,提出了开关变换器的PTM-PSM调制技术,在保留PSM调制轻载效率高的同时,降低了输出电压的纹波。最后设计了基于PTM-PSM调制的Buck变换器,通过实验验证了分析结果。     

基于磁开关的脉冲陡化电路的设计与仿真

为研制用于等离子体发生器的高压高频脉冲电源,根据磁脉冲压缩网络的理论设计了一套脉冲陡化电路。该电路将峰值5 kV、重复频率5 kHz的电压脉冲陡化,其脉冲上升沿由50μs陡化为几十ns。在分析了电路的工作原理并给出其设计要点后建立了电路的仿真模型。仿真结果表明:电源输出脉冲波形受负载等效参数的影响较大;脉冲陡化效果受磁开关饱和电感以及导通时间的影响较大。     

New approaches to selective pulse design

Selective pulse design for noninteracting spins is equivalent to inversion of the Bloch equations. Until recently, few analytical solutions to this problem were known. However, approaches based on inverse-scattering theory have now led to general solutions that offer ever higher precision in meeting target responses. The concept of soliton pulses (pulses that leave the spin system unaffected) turns out to be a particularly valuable one because half-solitons (both /2 and pulses) are inherently phase compensated. Such pulses are important for observation of shortT ₂ species, where substantial signal loss could occur in any refocusing period. Multiply-selective pulses, suitable for simultaneous suppression of several solvent lines have been generated by inverse-scattering theory and have considerable potential in bothin vivo magnetic resonance spectroscopy and in routine high-resolution NMR. Although analytical solutions show great promise, it is likely that optimization methods will continue to be of value for the foreseeable future. The use of the SPINCALC scheme that operates in a switched stationary reference frame is illustrated through its use to design adiabatic refocusing pulses that do not lead to cumulative errors when used in multiple-echo trains.     

基于磁开关的高压纳秒脉冲电源

基于磁脉冲压缩技术设计了一种磁开关,通过初始脉冲波形参数与磁开关参数的配合,将微秒级原始脉冲加以压缩,产生电压幅值为6 kV、上升时间为300 ns的脉冲。分析了单级、多级磁脉冲压缩电路的工作原理,介绍了磁开关的计算设计方法,并建立了电子工作台(Electronic Workbench,简称EWB)电路仿真模型,比较了电路中各元件参数对脉冲输出参数的影响。     

长脉冲折叠型螺旋脉冲形成线的设计和初步实验

高功率脉冲功率调制器的紧凑化是其重要研究方向,为此将螺旋线与折叠线技术相结合,设计了一种长脉冲折叠型同轴螺旋脉冲调制器,该调制器将两根螺旋型脉冲形成线通过过渡段部分连接,形成折叠结构,在一定的长度范围内实现了长脉冲的输出,设计指标为:二极管电压400 kV,负载电流26 kA,脉冲宽度约为260 ns。对传输线的电压波过程进行了分析,结果表明,过渡段阻抗与传输线阻抗匹配时输出波形最好;用PSpice软件对脉冲形成线的充电电压和二极管电压、电流进行了模拟;利用高压同轴电缆,进行了低压情况下的验证实验,实验结果与理论分析、模拟研究结果一致。此种类型的调制器具有运行稳定、体积小、结构紧凑的特点。     

脉冲等离子体反应器放电特性研究

脉冲放电等离子体被广泛用于气态污染物处理的研究,放电参数直接影响反应器内等离子体状态,进而影响污染物的去除效果,研究不同条件下的放电特性可为脉冲等离子体技术的应用提供参考.本文利用线板式脉冲等离子体反应器, BPFN型高压脉冲电源供电, 研究了电源电容、极板间距及介质阻挡对放电特性的影响.结果表明:增大电源电容可以有效地提高电源能量效率;增大极板间距,峰值电压VP增大,峰值电流IP减小,脉宽减小,波形更加理想;陶瓷板阻挡放电可解决间隙火花放电,使脉冲电晕放电空间分布均匀,在大范围内提高电源能量效率.     

不同气压和电极间距对开关绝缘恢复的影响

为缩短脉冲加速器多脉冲运行时脉冲间隔以及提高重频运行时重复频率,利用多脉冲调制器研究了气体开关的重复频率特性以及在相同电极间距、不同气压下(0.5、1、1.5、2MPa)氮气气体开关的绝缘恢复特性。实验表明,随着气体压强的增加,气体的绝缘恢复时间变长,击穿电压恢复>90%的间隔时间,从50ms增加到78ms;开关间距的改变对绝缘恢复时间影响有限,不同间距(7.3,27.4mm)下其击穿电压恢复>90%时间约为50ms。最后针对相关文献给出的结果,对压强、电极间距对绝缘恢复的影响进行了分析讨论。     

高压GaAs亚纳秒光电导开关的实验研究

报道了用全固态绝缘结构研制的半绝缘GaAs光电导开关产生高压亚纳秒电脉冲的性能和测试结果。分别用ns、ps激光脉冲触发开关的测试表明，开关的暗态维持电场达35KV/CM，输出电流脉冲上升时间约500ps，达亚纳秒量级。测量了高倍增开关的光电阈值曲线，其最小触发电场阈值≥4.1kv/cm。开关输出电磁脉冲无晃动。3mm电极间隙开关2500v偏置下，入射能量为8μj时获得线性波形，在48μj时获得Look-on波形。     

利用DBD开关开展脉冲压缩技术研究

为输出1～2ns脉宽的脉冲,进行了利用脉冲形成线原理和DBD开关快速导通技术压缩SOS脉冲源输出波形的实验,结果表明:峰值功率450MW、脉宽6ns的脉冲输出可压缩为峰值功率约1GW、阻抗50Ω、脉宽1.8ns、脉冲前沿约0.9ns,运行重复频率2kHz。证明该脉冲压缩技术是实现高重复频率超宽谱源的有效方法。