DC/DC辐照损伤与VDMOS器件1/f噪声相关性研究

通过对DC/DC转换器低频噪声测试技术以及在γ辐照前后电性能与1/f噪声特性变化的对比分析,发现使用低频噪声表征DC/DC转换器的可靠性是对传统电参数表征方法的一种有效补充.对DC/DC转换器辐照损伤与其内部VDMOS器件1/f噪声相关性进行了研究,讨论了引起DC/DC转换器辐照失效的原因.     

用于DC／DC转换器的VDMOS器件抗辐照性能与低频噪声研究

通过对用于DC／DC转换器的N型和P型VDMOS器件在^60Coy射线下的辐照实验，研究了不同封装VDMOS器件在不同偏置条件下辐照前后的电参数和低频噪声变化。实验表明：辐照前后该类器件的低频噪声主要表现为1／f噪声，随着辐照剂量的增加，其幅值明显增加，阈值电压发生负向漂移，但前者的变化比后者大1～2个数量级。基于上述实验结果，进一步的理论分析认为：P型VDMOS器件比N型VDMOS器件更适合空间应用。     

DC／DC变换器低频噪声及其测量技术

噪声是DC／DC变换器重要的性能指标，它限制了其在高精密电子系统中的应用。DC／DC变换器的噪声分为高频噪声和低频噪声。高频噪声包括电流纹波与热噪声。低频噪声主要成分有1/f噪声和散粒噪声。高频噪声直接影响产品性能，低频噪声除了与产品性能有关之外，还与产品质量和可靠性密切相关。本文在详细研究DC／DC变换器低频噪声测量技术的基础上，完成了对国产军用DC／DC变换器低频噪声的测量。实验结果表明，1/f噪声和散粒噪声是DC／DC变换器低频噪声的主要成分。基于此实验结果，本文对DC／DC变换器低频噪声的产生机理进行了分析，并进一步讨论了低频噪声作为DC／DC变换器质量与可靠性诊断工具可行性。     

Buck型小功率DC／DC模块电源总剂量辐照实验研究

用于空间系统的电子元器件和电路性能受辐照累积剂量的严重影响。本文针对一种Buck型小功率DC／DC模块电源进行了电离辐照实验，研究结果表明：随着辐照剂量的增加，该类器件输出电压增大，输入电流增大和整体转换效率降低，且加偏辐照DC／DC模块电源更早出现上述参数退化，其低频噪声参量呈现出与电参数相似但幅度更大的退化趋势。进一步的研究结果表明，其内部的功率MOSFET辐照引起的阈值电压漂移是导致该类电源辐照后输出电压增加的主要原因。本文研究结果可为该类器件的抗辐照性能加固提供实验基础。     

用1/f噪声表征VDMOS器件的抗辐照性能

介绍了用于航空航天DC/DC转换器中的VDMOS器件和电离辐照前后低频1/f噪声的变化.研究了电离辐照情况下VDMOS器件的阈值电压漂移、跨导的退化对1/f噪声幅值、γ值的影响.结合实验,比较器件1/f噪声幅值和γ值在辐照前后的变化,对其抗辐照性能做表征研究.对VDMOS器件在辐照前后的变化做了分析,从γ值分形的角度简要说明辐照对器件产生的影响.     

凌特推出双输出全功能DC／DC升压转换器

凌特公司(Linear Technology)推出LT3466双输出全功能DC／DC升压转换器，该器件的设计可通过锂离子电池驱动高达20个白光LED。高效率、电流模式和固定频率工作确保了LED均匀亮度，降低了噪声，且最大限度延长了电池寿命。与此同时，内置肖特基二极管能消除使用外置二极管引起的附加成本和对空间的需求。     

注氟加固PMOSFET的电离辐射响应与时间退火效应

研究了注F加固PMOSFET的总剂量辐照响应特性和辐照后由氧化物电荷、界面态变化引起的阈电压漂移与时间、温度、偏置等退火条件的关系，发现一定退火条件下注F加固PMOSFET由于界面态密度、特别是氧化物电荷密度继续增加，使得电路在电高辐照后继续损伤，探讨了加速MOS器件电离辐照感生界面态生长的方法。     

n-GaN肖特基势垒紫外光探测器的电子辐照效应

研究了n型Au/GaN肖特基势垒紫外光探测器的电子辐照失效机理.从实验中观测到,随着电子辐照注量的不断增加,Au/GaN间辐照诱生的界面态引起器件的击穿电压明显减小,反向漏电流逐渐增大.辐照诱生的深能级缺陷导致紫外光探测器对较长波长光的吸收,使得UV探测器中可见光成分的背景噪声增加.同时,对辐照后的GaN肖特基紫外光探测器进行了100℃以下的退火处理,退火后,器件的电流-电压特性有所改善.     

基于筛选的DC／DC转换器辐射加固方法研究

航天应用中的DC／DC转换器的可靠性受辐射影响极大,因此有必要在设计和制造过程中采取一定的辐射加固措施。本文介绍了国外航天DC／DC转换器常用的几种辐射加固方法,论证了这些辐射加固方法的不足之处。重点介绍了针对抗辐射性能的筛选新技术。新技术包括基于噪声敏感参数的小剂量辐照-退火筛选方法,以及美国橡树岭国家实验室最先提出的低频噪声无损筛选方法。在DC／DC转换器制造中采用筛选技术,可以提高转换器的抗辐射性能。     

SOS晶体管中γ射线辐照损伤退火的温度关系

本文研究了n沟SOS晶体管中γ射线辐照损伤无偏置退火的温度关系。研究发现,当辐照产生的氧化层俘获电荷多于界面态电荷时,等温退火会导致界面态电荷增加。界面态电荷是氧化层俘获电荷转变成界面态电荷造成的。阈值电压退火的速率限制阶段便是这一转变阶段。在辐照明显引起界面态电荷时,辐照引起的界面态电荷在高温下退火会立即消除,但也发现了氧化层俘获电荷向界面态电荷转变这一现象。因此,高温下界面态退火的特性就变得复杂起来。辐照之后阈值电压的不稳定性归固于界面态的增减。     

凌特推出升压型微功率DC／DC转换器LT3473

凌特公司(Linear Technology)推出1A、1．2MHz升压型微功率DC／DC转换器LT3473，该器件采用扁平DFN封装，集成了肖特基二极管和输出断接电路。小封装尺寸、高度集成以及采用微小SMT器件可使解决方案尺寸小于50mm^2。     

^6—Co—γ辐照感生Si／SiO2慢界面态及其对高频C—V测试的影响

研究了γ辐照感生Ｓｉ／ＳｉＯ２慢界面态的特性及其对高频Ｃ－Ｖ测试的影响。结果表明，辐照产生的慢界面态为界面态的０．３－０．８，分布在Ｓｉ禁带中央以上的能级或呈现受主型。分析认为慢界面态对应的微观缺陷很可能是Ｓｉ－Ｏ断键或弱键。慢界面态的产生还引起Ｃ－Ｖ曲线同测试速率、方向和扫描前保持时间有关。文中提出了如何通过高频Ｃ－Ｖ测量比较准确地计算辐照感生氧化物正电荷、界面态和慢界面态密度的方法。     

先进MOSFET中1/f噪声研究进展

全面综述了先进金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的1/f噪声研究进展.界面态、器件结构、材料缺陷、量子效应等诸多因素均会影响1/f噪声.随着工艺尺寸的持续缩小和高k介质材料的应用,以及热载流子效应、辐照损伤等因素的影响,MOSFET的1/f噪声起源问题一直是学术界具有较大分歧和争议的课题.只有澄清了1/f噪声...     

GaN基肖特基器件中的反常电容特性

研究了测试频率为0.3～1.5MHz时GaN基肖特基器件的电容特性.实验发现,在Au/i-GaN肖特基器件的电容-电压(C-V)特性曲线中,出现了峰和负值电容,而Au/i-Al0.45Ga0.55N肖特基器件的C-V特性曲线中则既没有峰也没有负值电容的出现.对肖特基器件的电流-电压(I-V)特性和C-V特性进行参数提取和分析后认为,负值电容和峰的出现源于界面态的俘获和损耗,但较大的串联电阻将减弱界面态的作用.     

Pt/InP界面反应形成磷化铂的证据

用XPS测量了Pt/InP肖特基接触界面的芯态谱和价带谱,结合AES测量,提出了在界面形成磷化铂的实验证据.同时也测到Pt4f两自旋分裂峰强度比随光电子发射角的反常变化.     

AlGaN肖特基紫外探测器的γ辐照效应

对AlGaN 肖特基紫外探测器件用不同剂量的γ射线进行辐照,测量了器件辐照前后的电流-电压特性、电容-频率曲线和响应光谱曲线的变化.实验发现γ辐照对器件的暗电流没有产生大的影响,但大剂量的辐照有使肖特基势垒高度降低的趋势.同时辐照还引起了器件的电容的频率特性的增强,并且降低了器件的响应率.这些现象可能是γ辐照在AlGaN材料中诱生了新的缺陷能级造成的.     

低能X射线对NMOST的辐照损伤及退火特性

本文研究了NMOS晶体管低能X射线辐照后氧化物陷阱电荷的产生、界面态的性质及空穴陷阱的退火特性等问题。实验结果表明,电离辐照产生的界面态具有施主性和受主性,而氧化物陷阱电荷引起的电压变化在退火过程中,随外加偏置电场极性的不同,表现出可逆性,它对晶体管阈值电压的变化起着决定性的作用。     

~（60）CO－γ辐照感生Si／SiO_2慢界面态及其对高频C－V测试的影响

研究了γ辐照感生Ｓｉ／ＳｉＯ２慢界面态的特性及其对高频Ｃ－Ｖ测试的影响．结果表明，辐照产生的慢界面态为界面态的０．３—０．８，分布在Ｓｉ禁带中央以上的能级或呈现受主型．分析认为慢界面态对应的的微观缺陷很可能是Ｓｉ—Ｏ断键或弱键．慢界面态的产生还引起Ｃ－Ｖ曲线同测试速率、方向和扫描前保持时间有关．文中提出了如何通过高频Ｃ－Ｖ测量比较准确地计算辐照感生氧化物正电荷、界面态和慢界面态密度的方法．     

CMOS运算放大器电离辐照的后损伤效应

介绍了CMOS运算放大器经60CoY辐照及辐照后在不同温度下随时间变化的实验结果，并通过对差分对单管特性和电路内部各单元电路损伤退化的分析，探讨了引起电路“后损伤”效应的原因。结果表明，由辐照感生的氧化物电荷和界面态的消长及差分对管的不匹配，是造成电路继续损伤劣化的根本原因。对于CMOS运算放大器电路，在抑制辐照感生的氧化物电荷和界面态增长的同时，改善电路间的对称性和匹配性，对提高电路的抗辐射能力是至关重要的。     

DC/DC变换器可靠性保障与评估新技术

由于应用条件和环境影响对DC／DC变换器的可靠性有极大影响，因此在器件可靠性评估过程中需要考虑应用的环境和应力，从而预测出相应的失效模式，并在设计和制造过程中加以消除。本文在分析了DC／DC变换器失效模式和机理的基础上，论证了稳定温度可靠性检测方法的不足之处。本文重点介绍了可靠性保障与评估的新技术。新技术包括将美国海军JSF办公室提出的预兆一安全管理（PHM）理念应用于DC／DC变换器以及抗辐照的加固技术。当这些方法被用于结合环境测试和目标元器件评估时，才能生产出高质量和高可靠性的DC／DC的变换器。