SiC MOSFET模块结温监测研究

碳化硅金属氧化物半导体场效应管SiC MOSFET(silicon carbide metal oxide semiconductor field effect transistor)以其优异的材料特性成为一种很有前景的高功率密度和高效率器件,而结温是其设计和工作的一个重要参数,也是健康状态的重要指标。为了状态监控的需求,提出一种受自热影响较少的基于准阈值电压的结温提取方法。首先,从理论层面证实了阈值电压VTH与温度有良好的线性关系,具有负的温度敏感度。然后,实验观察了外部驱动电阻RGext对VTH的影响。最后,结合智能驱动提出了获取准阈值电压的电路,实验结果证实了所提方法的可行性。     

Prevention from Soft Errors via Architecture Elasticity

Due to the decreasing threshold voltages, shrinking feature size, as well as the exponential growth of on-chip transistors, modern processors are increasingly vulnerable to soft errors. However, traditional mechanisms of soft error mitigation take actions to deal with soft errors only after they have been detected. Instead of the passive responses, this paper proposes a novel mechanism which proactively prevents from the occurrence of soft errors via architecture elasticity. In the light of a predictive model, we adapt the processor architectures h01istically and dynamically. The predictive model provides the ability to quickly and accurately predict the simulation target across different program execution phases on any architecture configurations by leveraging an artificial neural network model. Experimental results on SPEC CPU 2000 benchmarks show that our method inherently reduces the soft error rate by 33.2% and improves the energy efficiency by 18.3% as compared with the static configuration processor.     

NAND Flash service lifetime estimate with recovery effect and retention time relaxation

A service life model of NAND flash and threshold voltage shift process is proposed to calculate the service life and endurance. The relationships among achievable program/erase （P/E） cycles, recovery time, bad block rate and storage time are analyzed. The achievable endurance and service life of a NAND flash are evaluated based on a flash cell degradation and recovery model by varying recovery time, badblock rate, and storage time. It is proposed to improve the service lifetime of solid state disk by both relaxing the bad block rate limitation and retention time while extending the recovery time. The results indicate that endurance can be improved by 17 times if the storage time guarantee is reduced from 10 a to 1 a with 10 5 s recovery time inserted between cycles.     

一种新型片内CMOS集成温度传感器的设计

设计一种与CMOS工艺完全兼容的集成温度传感器,依据阈值电压和载流子迁移率随温度的变化关系,将阈值电压差微小变化转换成频率,输出数字型温度检测结果,电路结构简单、能够自启动.用Spectre对其性能进行仿真分析,结果表明:该传感器具有线性好、灵敏度高,并易于和片上系统一次性集成等特点.     

动态功率管理技术研究

随着工艺技术的缩减,功耗问题日益严重,低功耗优化技术成了当前研究的一大重点.对处理器的功耗优化可以从设计过程、运行过程和空闲状态来考虑.本文重点研究了处理器在运行时的功率管理技术,即动态功率管理技术.它主要包括动态电压缩减DVS (Dynamic Voltage Scaling)和动态阈值电压缩减DVTS (Dynamic VTH Scaling)的方法,其中DVTS又是通过对衬底偏压的调整来实现阈值电压的调制的.本文重点研究了这两种技术的原理和实现结构,并分析了它们目前的研究和应用.     

500V沟槽阳极LIGBT的设计与优化

介绍一种双外延绝缘体上硅(silicon on insulator,SOI)结构的沟槽阳极横向绝缘栅双极型晶体管(trenchanode lateral insulated-gate bipolar transistor,TA-LIGBT).沟槽阳极结构使电流在N型薄外延区几乎均匀分布,并减小了元胞面积;双外延结构使漂移区耗尽层展宽,实现了薄外延层上高耐压低导通压降器件的设计.通过器件建模与仿真得到最佳TA-LIGBT的结构参数和模拟特性曲线,所设计器件击穿电压大于500 V,栅源电压Vgs=10 V时导通压降为0.2 V,特征导通电阻为123.6 mΩ.cm2.     

AlGaN/GaN HEMT在N2中高温退火研究

通过N2气氛中对蓝宝石衬底AlGaN／GaN HEMT在200～600℃退火1min和5min的多批实验,研究了在不同温度和时间退火冷却后器件直流参数的变化．对器件欧姆接触和肖特基接触在高温退火前后的特性进行了对比分析．确定出了最有利于高电子迁移率晶体管特性提高的退火温度为500℃．退火时间为5min．该条件退火后高电子迁移率晶体管最大跨导提高8．9%．肖特基栅反向漏电流减小2个数量级．阈值电压绝对值减小．退火后肖特基势垒高度提高．在减小栅泄漏电流的同时对沟道电子也有耗尽作用．这是饱和电流和阈值电压变化的主要原因．采用扫描电子显微镜观察肖特基退火后的形貌，500℃未发现明显变化．600℃有起泡现象．     

短沟道三材料柱状围栅MOSFET的解析模型

在柱坐标系下利用电势的抛物线近似,求解二维泊松方程得到了短沟道三材料柱状围栅金属氧化物半导体场效应管的中心及表面电势。推导了器件阈值电压、亚阈值区电流和亚阈值摆幅的解析模型,分析了沟道直径、栅氧化层厚度和三栅长度比对阈值电压、亚阈值区电流和亚阈值摆幅的影响。利用Atlas对具有不同结构参数的器件进行了模拟研究和比较分析。结果表明,基于解析模型得到的计算值与模拟值一致,验证了所建模型的准确性,为设计和应用此类新型器件提供了理论基础。     

n型纳米非对称DG-TFET阈值电压特性研究

n型纳米非对称双栅隧穿场效应晶体管(DG-TFET)速度快、功耗低,在高速低功耗领域具有很好的应用前景,但其阈值电压的表征及其模型与常规MOSFET不同.在深入研究n型纳米非对称DG-TFET的阈值特性基础上,通过求解器件不同区域电场、电势的方法,建立了n型纳米非对称DG-TFET器件阈值电压数值模型,探讨了器件材料物理参数以及漏源电压对阈值电压的影响,通过与Silvaco Atlas的仿真结果比较,验证了模型的正确性.研究表明,n型纳米非对称DG-TFET的阈值电压分别随着栅介质层介电常数的增加、硅层厚度的减薄以及源漏电压的减小而减小,而栅长对其阈值电压的影响有限.该研究对纳米非对称DG-TFET的设计、仿真及制造有一定的参考价值.     

延长煤矿矿灯使用寿命的一种实用型电路设计

针对煤矿大多数矿灯没有防止由于过度充电和充电电流过大所引起的矿灯寿命缩短的保护性电路的现状 ,根据现场具体实际情况和需要 ,依据经济、可靠、操作方便的原则 ,采用通用型双运放 35 8或 2 5 8等器件 ,实现了实用型矿灯充电保护器的设计。