功率VDMOS器件的SEB致SEGR效应研究

功率VDMOS器件是航天器电源系统配套的核心元器件之一,在重粒子辐射下会发生单粒子烧毁(SEB)和单粒子栅穿(SEGR)效应,严重影响航天器的在轨安全运行。本文在深入分析其单粒子损伤机制及微观过程的基础上,发现了功率VDMOS器件在重粒子辐射下存在SEBIGR效应,并在TCAD软件和¹⁸¹Ta粒子辐射试验中进行了验证。引起该效应的物理机制是,重粒子触发寄生三极管,产生瞬时大电流,使得硅晶格温度升高,高温引起栅介质层本征击穿电压降低,继而触发SEGR效应。SEBIGR效应的发现为深入分析功率MOSFET器件的单粒子辐射效应奠定了理论基础。     

功率VDMOS器件抗SEB/SEGR技术研究进展

针对功率VDMOS器件抗单粒子辐射加固技术在空间辐射环境下的要求,从重粒子对VDMOS器件的辐射机理及作用过程出发,归纳出功率VDMOS器件抗单粒子辐射加固的三类技术:屏蔽技术、复合技术和增强技术。综述了国内外功率VDMOS器件这三类抗单粒子辐射加固技术的研究进展,为半导体器件抗单粒子辐射加固技术研究提供了参考。     

抗SEB加固功率VDMOS的温度特性研究

仿真研究了300 V抗辐射功率VDMOS器件在不同缓冲层浓度、不同LET值下单粒子烧毁(SEB)效应的温度特性。结果表明,SEB的温度特性与LET值相关,LET值较小时(0.1 pC/μm),SEB电压呈正温度系数特性;LET值较大时(1 pC/μm),SEB电压呈负温度系数特性。重点分析了1 pC/μm LET时离化强度大的条件下SEB电压的碰撞电离分布和晶格温度分布,分析发现,功率VDMOS颈区JFET/P阱的pn结是SEB效应薄弱点,这得到了实验结果的验证。本模型计算的结果表明,当LET值大、器件工作温度高时,功率VDMOS器件的单粒子烧毁风险最大。该项研究结果为抗辐射加固功率VDMOS器件的应用提供技术参考。     

新型高频VDMOS功率器件的研究

作者采用一种新方法设计了可在高压下工作的高频VDMOS器件,该器件具有二级场板终端结构。通过在工艺上利用多晶硅选择氧化形成漏表面厚氧化层,不仅可以有效地减小C_(gd),而且可以减小C_(gs)。该方法简化了器件制作工艺并实现了自对准扩散。     

VDMOS功率场效应器件的设计与研制

VDMOS功率场效应器件是八十年代迅速发展起来的新型功率器件,由于它比双极型功率器件具有许多优良性能:如高输入阻抗、低驱动电流、开关速度快、工作频率高、具有负的电流温度系数、热稳定性好,安全工作区大,没有二次击穿及高度线性的跨导等,已广泛地应用于各种电子设备中,如高速开关电路、开关电源、不间断电源、高功率放大电路、高保真音响电路、射频功放电路、电力转换电路、电机变频调速、电机驱动、固体继电器、控制电路与功率负载之间的接口电路等。     

基于锎源的N沟道VDMOS器件单粒子效应研究

分析了N沟道VDMOS器件的单粒子辐射损伤机理和损伤模式,讨论了VDMOS器件的单粒子辐射加固措施。使用锎源,对采取了加固措施的一款200 V高压N沟道VDMOS器件进行单粒子效应试验研究。对比分析了不同漏源电压和栅源电压以及不同真空度对VDMOS单粒子效应的影响,可为VDMOS器件的单粒子辐射加固、试验验证及应用提供参考。     

基于锎源的N沟道VDMOS器件单粒子效应研究

分析了N沟道VDMOS器件的单粒子辐射损伤机理和损伤模式,讨论了VDMOS器件的单粒子辐射加固措施。使用锎源,对采取了加固措施的一款200V高压N沟道VDMOS器件进行单粒子效应试验研究。对比分析了不同漏源电压和栅源电压以及不同真空度对VDMOS单粒子效应的影响,可为VDMOS器件的单粒子辐射加固、试验验证及应用提供参考。     

500V VDMOS功率器件终端结构设计

本文论述了VDMOS器件的一种场板-分压环结合的终端结构。对1.5A/500V功率器件进行了分析和设计,并给出了终端电场分布的模拟结果。投片试制结果与设计预期参数相符。     

沟槽型VDMOS的重离子辐射失效研究

空间辐射环境中含有各种高能带电粒子,高能带电粒子与电子器件相互作用可能引发单粒子效应（SEE）,单粒子效应中单粒子烧毁（SEB）和单粒子栅穿（SEGR）是两种最主要的单粒子事件。对重离子环境下的器件退化和失效进行了研究,分析了重离子环境下的失效机理,提出了重离子条件下的器件改善结构,同时完成了仿真和重离子实验验证,提升了MOSFET抗重离子能力。     

一种改善功率VDMOS单粒子栅穿的新结构研究

本文分析了VDMOS器件在空间辐照环境中的单粒子栅穿机理,并基于这种机理提出了一种可以有效改善VDMOS器件单粒子栅穿的新结构。从理论上分析了该结构在改善VDMOS单粒子栅穿效应中的作用,仿真验证该结构可以提高SEGR阈值约120%,该结构在保证VDMOS器件击穿电压保持不变的前提下,可以降低VDMOS的比导通电阻约15.5%,同时该新结构仅需要在原VDMOS器件版图的基础上使用有源区的反版来代替有源区版,应用LOCOS技术实现厚氧化层来提高SEGR阈值,工艺可加工性较强。该新结构特别适用于对辐照环境中高压VDMOS器件的研制。     

基于Arrhenius模型快速评价功率VDMOS可靠性

基于Arrhenius模型,对功率器件垂直导电双扩散(VDMOS)场效应晶体管的可靠性进行了评价,并对其主要失效机理进行了分析.通过样管在不同结温下的恒定温度应力加速寿命实验,利用Arrhenius方程和最好线性无偏差估计法(BLUE)对结果进行数据处理,得到其失效激活能E=0.54 eV,在偏置VDs=7.5 V,IDs=0.8 A,推导出功率VDMOS在室温下工作的寿命特征值为3.67×106 h.失效分析发现,栅极累积失效是影响功率VDMOS漏源电流,IDs退化的主要失效机理.     

3200V双p阱终端VDMOS击穿特性仿真研究

基于场限环终端技术理论,提出了一种具有双p阱结构的垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(VDMOS)。通过数值模拟软件分别仿真了p阱各项参数和漂移区掺杂浓度与击穿电压的关系,提取器件击穿时的表面电场并分析其击穿机理。研究结果表明,当漂移区掺杂浓度一定时,击穿电压随p阱数量和结深的增大而增大,随p阱掺杂浓度的增大而先增大后减小;当p阱参数一定时,击穿电压随漂移区掺杂浓度的增大而先增大后减小。经优化器件各项参数,击穿电压(V_B)达到3 200 V,与传统平面栅型VDMOS相比提升了305%,终端有效长度仅为26μm,表面电场最大值为1.21×10⁶ V/cm,且分布相对均匀,终端稳定性和可靠性高。     

硅高压VDMOS漂移区静态物理模型的一种改进

在Yeong-seukKim等人模型[1]的基础之上,提出了一种改进的VDMOS静态物理模型。该模型特别考虑了VDMOS器件中漂移区载流子的密度分布,并且近似得到了漂移区中泊松方程的解析解。器件模拟软件MEDICI的模拟结果验证了改进静态物理模型的计算精度,与Yeong-seukKim等人的模型相比,改进模型的计算精度有较大的提高。     

一种评价红外变形伪装效果的新方法

文中提出了一种新的评价红外伪装效果的方法。该方法主要应用Moravec算子提取军事目标变形伪装前、后红外图像的特征点,用改进的Hausdorff距离计算特征点集之间的Hausdorff距离。该距离越大,说明军事目标经过伪装后的变形效果越好。另一个方面,通过把变形伪装后的目标及其背景的红外图像转换为模糊集,用基于模糊集Minkowski距离的方法,计算出目标与其相邻背景红外辐射特性的相似度。目标与背景红外图像的Minkowski距离越小,则说明目标变形伪装后的红外伪装效果越好。通过这个两个方面的计算,可以定量评价出目标变形伪装的红外伪装效果。     

一种适合摄像机非线性畸变校正的畸变模型

由于制造与装配误差难以完全消除,因此数码摄像机的光学系统存在不同程度的非线性畸变,严重影响利用其影像进行实时拼接的精度。通过比对分析一种经典的数码相机畸变模型与Brown模型的适应性,提出将简化的Brown模型作为数码摄像机的畸变模型。同时,基于单像空间后方交会,按照最小二乘平差方法求解摄像机光学系统的非线性畸变差参数。最后,通过三维控制场对三种型号的摄像机进行了检校试验。结果表明,所用的畸变模型明显优于经典畸变模型,使数码摄像机的整体检校精度小于0.5 pixel。而且检校结果稳定可靠,有效地补偿了光学系统的畸变差,有利于恢复图像内部的相对几何关系。     

部分埋氧结构VDMOS器件的二维势模型

提出具有部分埋氧结构的功率VDMOS器件的二维势模型。借助场解析方法,首先划分该结构器件的工作区域,由边界连续条件,求解各区的泊松方程,建立部分埋氧结构VDMOS器件二维势分布的解析模型。分析结果表明,在漏端电压分别为100V和200V下,电势解析解与数值解误差分别小于3%和4.7%。VDMOS器件引入埋氧层能显著提高耐压,且部分埋氧层的长度对VDMOS器件的耐压影响大于埋氧层的宽度对耐压影响。     

基于变化电子流向的一种高压VDMOS静态物理模型

研究了高压VDMOS内部电子流向的变化,提出了其近似解析表达式,在此基础之上,求得了电子密度分布变化的解析表达式,从而建立了高压VDMOS的一种改进静态物理模型。计算结果表明,由于这一模型是基于更为合理的电子流向变化和电子密度分布变化的解析表达式而建立的,所以与Yeong-seuk Kim等人模型和参考文献[2]的模型相比,在较大的工作电压范围内,其计算精度的提高都是非常显著的。