双极晶体管的低剂量率电离辐射效应

通过对 npn 管和 pnp 管进行不同剂量率的电离辐射实验,研究了双极晶体管的低剂量率辐射效应.结果表明,双极晶体管在低剂量率辐照下电流增益下降更为显著,这是由于低剂量率辐照在氧化层中感生了更多的净氧化物正电荷浓度,致使低剂量率下过量基极电流明显增大.而辐照后npn管比pnp管具有更大的有效表面复合面积,致使前者比后者有更大的表面复合电流,从而导致了在各种剂量率辐照下,npn管比pnp管对电离辐射都更为敏感.     

双极晶体管的低剂量率辐射损伤增强效应

在辐射的剂量率范围内,无论是国产还是进1:21的双极晶体管,都有明显的低剂量率辐照损伤增强现象,且纵向NPN管比PNP管严重.本文对引起双极器件辐照损伤差异的机理进行了探讨,并讨论了双极器件的抗辐射加固技术.     

双极晶体管高温辐照的剂量率效应研究

文章对一种具有低剂量率辐射损伤增强效应的国产双极晶体管进行了不同剂量率、不同温度下的电离辐照试验。结果表明，室温辐照条件下，该双极器件在较高剂量率下的辐射损伤没有显著区别，但在低剂量率辐照下，辐射损伤明显增加；而在高温辐照条件下，即使辐照剂量率较高，其辐射损伤也有显著的差异。最后，讨论了这种效应可能的内在机制。     

不同剂量率下偏置对双极晶体管电离辐照效应的影响

对双极晶体管进行了不同剂量率、不同偏置的电离辐照实验。结果表明，对于不同偏置条件，晶体管在低剂量率辐照下，电流增益都有更为明显的衰降；各种剂量率辐照下，电流增益在发射结反向偏置时比浮空偏置时有更为显著的下降。文章对相关机理进行了探讨。     

双极晶体管不同脉宽γ剂量率效应研究

介绍了晶体管在脉冲γ辐射源辐照下光电流的产生机理、测量方法，以及二次光电流结构、γ剂量率和γ波形宽度的关系。在现有的实验条件下（四种γ脉冲辐射率，宽度分别为：～２ｎｓ、２０ｎｓ，～６０ｎｓ，１００ｎｓ，剂量率为１０＾５～１０＾６ｙ／ｓ），对三种晶体管进行了辐照，对其等效关系进行了分析，得到了二次光电流与总剂量基本成绩性关系的结论。     

电离辐射前后双极型晶体管统计特性

双极型晶体管性能统计分布在电离辐射之后会发生变化,从辐射前对称的正态分布转化为辐射后非对称的对数正态分布,这一统计特性转化缺乏清晰的物理图像。为了从微观机理层次解释这一转化过程,通过大样本定制晶体管电离辐射效应实验,获得基极电流、界面陷阱电荷辐射前后的统计特性,发现两者统计特性转化具有一致性。基于基极电流的解析物理模型分析发现辐射前后基极电流统计特性转化源自于界面陷阱电荷统计特性转化,并基于中心极限定理给出了界面陷阱电荷辐射前后统计特性转化的物理解释,即界面缺陷面密度的分散性转化源于多个随机变量以乘积形式实现界面缺陷物理过程。     

基于三维模型的NPN双极型晶体管电离辐射效应仿真模拟

为更加迅速可靠地评估星用双极型晶体管抗电离辐射损伤性能,建立了三维NPN晶体管模型,并对其电离辐射效应进行了数值模拟。仿真计算了电离辐射在晶体管中产生的氧化物正电荷陷阱以及界面陷阱,以此模拟不同总剂量、剂量率电离辐照对晶体管的损伤;以漂移扩散模型计算了晶体管典型性能的响应,验证了晶体管的总剂量效应和低剂量率损伤增强效应。结果表明晶体管对电离辐射敏感的区域位于基区和发射结区附近的Si/SiO_(2)界面,从Gummel曲线提取的归一化增益发现,电离辐射损伤可能使晶体管增益降低50%以上,这对晶体管性能影响很大。该方法可以在降低成本、缩短周期的前提下,为晶体管抗电离辐射可靠性评估提供合理的技术支撑和可借鉴的理论数据。     

双极器件和电路的不同剂量率的辐射效应研究

对不同类型和型号的国产及进口双极晶体管和运算放大器的不同剂量率的辐照效应及退火特性进行了研究。结果表明:在辐照的剂量率范围内,无论是国产还是进口的双极晶体管,都有明显的低剂量率辐照损伤增强现象,且NPN管比PNP管明显。双极运算放大器的研究结果显示:不同电路间的辐照响应差异很大,对有些电路而言,剂量率越低,损伤越大。有些电路虽有不同剂量率的辐照损伤差异,但这种差异可通过室温退火得到消除,因而只是时间相关的效应。文中对引起双极器件辐照损伤差异的机理进行了探讨。     

双极晶体管ELDRS实验及数值模拟

对典型双极晶体管的低剂量率辐射损伤增强效应进行了实验和数值模拟研究。选取了两种类型的双极晶体管,利用⁶⁰Co放射源开展了不同剂量率下的辐照实验,分析了双极晶体管基极电流等参数的变化规律;建立了衬底型NPN晶体管理论模型,利用半导体模拟软件模拟了载流子在氧化层中的输运、捕获及释放等物理过程,得到了NPN晶体管基极电流随总剂量和剂量率的变化规律。结果表明,双极晶体管在不同剂量率下表现出低剂量率辐射损伤增强效应,主要是因为高剂量率和低剂量率下晶体管基区氧化层内产生的氧化物陷阱电荷所形成的空间电场不同。     

下一代低VCEsat双极晶体管

近年来,中功率双极晶体管在饱和电阻及功率选择范围方面的重大改进,极大地拓宽了此类器件的应用领域.恩智浦最新推出的SMD封装型中功率晶体管BISS 4充分展示了双极晶体管的技术优势,它在为开关应用带来大功率低损耗解决方案的同时,也创造了新的应用领域.     

版图结构对MOS器件总剂量辐照特性的影响

在商用标准0.6μm体硅CMOS工艺下,设计了采用普通单栅及多栅版图结构的nMOS和pMOS晶体管作为测试样品,讨论其经过γ射线照射后的总剂量辐照特性.辐照中器件采用不同电压偏置,并在辐照前后对器件的源漏极间泄漏电流、阈值电压漂移及跨导特性进行测量.研究表明nMOS总剂量效应对器件的版图结构非常敏感,而pMOS的总剂量效应几乎不受版图结构的影响.     

版图结构对MOS器件总剂量辐照特性的影响

在商用标准0.6μm体硅CMOS工艺下,设计了采用普通单栅及多栅版图结构的nMOS和pMOS晶体管作为测试样品,讨论其经过γ射线照射后的总剂量辐照特性.辐照中器件采用不同电压偏置,并在辐照前后对器件的源漏极间泄漏电流、阈值电压漂移及跨导特性进行测量.研究表明nMOS总剂量效应对器件的版图结构非常敏感,而pMOS的总剂量效应几乎不受版图结构的影响.     

RF PDSOI LDMOS器件的电离总剂量辐照效应

研制了一种用于射频领域的叉指栅PDSOI LDMOS晶体管,并分析了总剂量辐照对其静态和小信号射频特性的影响.其静态工作模式下的辐照响应由前/背栅阈值、泄漏电流、跨导和输出特性表征,而其交流工作模式下的辐照响应由截止频率和最高振荡频率表征.实验表明,在室温环境下经过总剂量为1Mrad(Si)的γ射线辐照,不同尺寸和结构的射频SOI LDMOS晶体管的各项指标均表现出明显退化,并且仅当器件工作在静态模式时LBBC LDMOS才表现出优于BTS LDMOS的抗辐照性能.     

RF PDSOI LDMOS器件的电离总剂量辐照效应

研制了一种用于射频领域的叉指栅PDSOI LDMOS晶体管,并分析了总剂量辐照对其静态和小信号射频特性的影响. 其静态工作模式下的辐照响应由前/背栅阈值、泄漏电流、跨导和输出特性表征,而其交流工作模式下的辐照响应由截止频率和最高振荡频率表征. 实验表明,在室温环境下经过总剂量为1Mrad(Si)的γ射线辐照,不同尺寸和结构的射频SOI LDMOS晶体管的各项指标均表现出明显退化,并且仅当器件工作在静态模式时LBBC LDMOS才表现出优于BTS LDMOS的抗辐照性能.     

双极线性稳压器(LM317)的电离总剂量效应及剂量率的影响

对一款双极集成、三端线性稳压器LM317进行了不同偏置、不同剂量率条件下的电离辐射效应及室温退火特性研究。研究结果表明:器件输出电压、输入输出压差等敏感参数在电离辐射环境下发生了不同程度的变化,且在零偏偏置辐照下的变化比工作偏置辐照下的变化大;在零偏偏置条件,总剂量相同时低剂量率辐照下的损伤明显大于高剂量率辐照,表现出低剂量率损伤增强效应;在工作偏置条件,高剂量率辐照下的损伤大于低剂量率辐照下的损伤,但随后的退火实验中恢复到低剂量率辐照损伤水平,表现出时间相关效应。对稳压器辐射敏感参数的影响因素和不同偏置下的剂量率影响进行了分析和讨论。     

辐照对SOI NMOS寄生双极晶体管的影响。

在埋氧化层厚度不同的SIMOX衬底上制备了H型栅结构器件。经过总剂量辐照后,器件的正栅亚阈值特性无明显变化,背栅亚阈值特性发生平移,但均未发生漏电,说明其抗辐照性能超过1E6rad(Si)。辐照后器件的寄生双极晶体管增益有所增大,并且与背栅阈值电压的变化趋势相似,可能是由于埋氧化层中的正电荷积累使体区电位升高,提高了发射极的发射效率。