数字电路中NBTI效应仿真及建模方法的研究

负偏压温度不稳定性(NBTI)效应已成为影响数字电路设计的重要可靠性问题之一。首先讨论了PMOS晶体管中NBTI效应对数字电路的影响,提出针对不同工艺PMOS管中NBTI效应建模的流程,设计了一种基于SPICE模型的NBTI仿真模型。该模型能够通过Cadence软件调用,并在实际的数字电路设计中进行动态仿真,预测NBTI效应对电路性能的影响。基于该建模流程,在Cadence软件中对基于40 nm工艺的一级两输入与非门和四十级反相器组成的环形振荡器进行仿真。仿真结果表明,该模型能够对不同工艺下PMOS管中的NBTI效应进行准确、有效地仿真,为数字电路的可靠性设计提供保障。     

一种用于功率模块热分布特性研究的精确模型

应用有限元法,对一个IGBT功率模块的三维热分布进行了仿真研究,提出了通过ANSYS仿真建立热模型的基本方法,进而探讨了功率模块上各芯片之间的热耦合关系,提出了考虑热耦合效应在内的功率模块热模型的统一结构,基于对瞬态热阻抗曲线的拟合,获得了热模型的相关参数,从而建立了热耦合模型.该模型可方便地应用于电路仿真软件如PSPICE中,仿真结果与有限元计算结果一致,并与实际测量值相符.     

一种用于功率模块热分布特性研究的精确模型

应用有限元法 ,对一个 IGBT功率模块的三维热分布进行了仿真研究 ,提出了通过 ANSYS仿真建立热模型的基本方法 ,进而探讨了功率模块上各芯片之间的热耦合关系 ,提出了考虑热耦合效应在内的功率模块热模型的统一结构 ,基于对瞬态热阻抗曲线的拟合 ,获得了热模型的相关参数 ,从而建立了热耦合模型 .该模型可方便地应用于电路仿真软件如 PSPICE中 ,仿真结果与有限元计算结果一致 ,并与实际测量值相符 .     

考虑滞回效应的锂离子电池二阶电热耦合模型

针对目前锂电池建模时电池滞回效应以及电池温度对建模精度的综合影响,在电池等效电模型和热模型基础上,建立了一种电热耦合模型。首先通过MATLAB参数拟合工具箱仿真得出电池的滞回电压,利用查表法建立等效电模型,然后使用最小二乘方法得出热模型的参数,再通过等效模型与热模型公式中的发热项进行电热耦合,最后通过实验,对不同温度下的电池模型恒流、动态工况进行对比分析。实验结果表明,所建立的电热耦合模型能够较好地贴合电池的工作特性,工况下与实验电压误差为10 mV左右,比传统二阶RC模型精度提高了约0.013 V。     

红外光电晶体管结构参数优化及温度稳定性研究

基于非等温能量传输模型,利用TCAD半导体器件仿真软件对红外光电晶体管外延层电阻率、基区表面浓度和基区宽度参数进行优化设计。根据不同环境温度情况下AlGaAs/GaAs发光二极管的发光强度,深入分析了光电晶体管结构参数对不同环境温度下电流传输比及其温度变化率的影响。仿真结果表明:减小基区表面浓度和基区宽度有利于提高电流传输比的温度稳定性。相比于高温情况,低温下不同发射区表面浓度情况下的电流传输比温度变化率几乎相同。虽然发光二极管的光强随着温度的升高而降低,但是光电晶体管集电极电流始终低于发生大注入效应时的临界集电极电流,导致随着温度升高,光电晶体管电流传输比随之增大。     

用于改善多指SiGeHBT热特性的变指间距设计方法研究

通过引入表示发射指之间热耦合程度的耦合热阻,建立了多指异质结双极晶体管(HBT)热阻模型.基于该模型,得 到了耦合热阻与指间距的变化关系,并用于器件指间距的设计.当耦合热阻均匀分布时,所对应的一套非等值的指间距值便 是器件温度均匀分布所要求的指间距值.用该方法得到热阻分布与热模拟得到的温度分布相吻合.但这种方法不必通过...     

一种带热滞回功能的CMOS温度保护电路

基于CSMC 0.5μm CMOS工艺设计了一种带热滞回功能的高精度温度保护电路,利用晶体管PN结和PTAT电流相反的温度特性,极大地提高了温差鉴别的灵敏度。Cadence Spectre仿真结果表明,该电路对温度灵敏度高,功耗低,且其热滞回功能可有效防止热振荡。比普通单PN结的温度保护电路具有更高的灵敏度和精度,可广泛用于各种功率芯片内部。     

基于ANSYS Workbench二次开发的封装建模热分析辅助软件

针对芯片封装外形尺寸可变和相似性建模问题，提出了一种对ANSYS Workbench进行二次开发的方法，通过在ANSYS Workbench平台内的SCDM进行脚本开发，实现对多种常规芯片封装(SOP/QFN/BGA等)模型进行外形尺寸参数化建模。针对建模-热分析流程中仿真软件之间的频繁交互问题，使用C#编写辅助软件，通过调用各仿真软件和固化热分析流程实现建模-热分析全流程自动化。软件测试结果表明，模型尺寸准确度高，热分析计算效果理想，辅助软件可提高建模-热分析流程效率。     

基于SOI悬浮波导的中红外热光调制器的分析

设计了一种基于SOI（Silicon-On-Insulator）单模中红外低损耗悬浮脊波导的MMI-MZI型热光调制器。对单模悬浮脊波导和基于悬浮波导的调制器的参数进行了分析,并给出了工艺实现方法。在波长5.4 μm,采用3D-BPM（Beam Propagation Method）方法对热光调制器的模型进行了传输特性的仿真。结果表明在加热电极长度为3 mm时,热光作用区通过很小的温度变化ΔT=5.3℃时,可以实现消光比为-40 dB。该中红外器件尺寸大,设计和制作容差大,在中红外硅基光子学有着重要的应用。     

基于改进模拟退火算法的PCB电子元器件热优化布置研究

为了解决PCB板上电子元器件温度过高的问题,文中基于模拟退火算法介绍了一种PCB电子元器件优化布置的方法.该方法在传统优化方法的基础上进行改进,依次对二维阵列式布置模型和元器件选位进行优化.文中对该方法的建模及优化过程进行分析,并给出了具体的优化案例.通过在热仿真软件Icepak平台将该方法与传统优化方法进行对比,对于...