新型RESURF AlGaN/GaN HEMTs器件耐压分析

本文首先从器件有源区耗尽过程分析表明AlGaN/GaN HEMTs器件具有与传统Si功率器件不同的耗尽过程,针对AlGaN/GaN HEMTs器件特殊的耐压机理,提出了一种降低表面电场,提高击穿电压的新型RESURF AlGaN/GaN HEMTs结构.新结构通过在极化的AlGaN层中引入分区负电荷,辅助耗尽二维电子气,有效降低了引起器件击穿的栅极边缘高电场,并首次在漏极附近引入正电荷使漏端高电场峰降低.利用仿真软件ISE分析验证了AlGaN/GaN HEMTs器件具有的"虚栅"效应,通过电场和击穿特性分析获得,新结构使器件击穿电压从传统结构的257V提高到550V.     

纳米级MOSFET亚阈值区电流特性模型

基于纳米级金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件结构,从基本的漂移扩散方程出发,分别建立了亚阈值区漏极电流模型和栅极电流模型。其中将频率与偏置依赖性的影响显式地体现在模型中。通过对比分析发现亚阈值区漏极电流模型具有等比例缩小的可行性,栅极电流具有跟随性和频率依赖性。同时将所建模型的仿真结果与实验结果进行了比较,验证了模型准确性。     

MOS场效应管压力微传感器

阐述了一种MOS场效应管 (MOSFET)压力微传感器的结构和基本工作原理。通过对该传感器的仿真实验 ,证明了MOSFET压力微传感器可通过简单的电压———电流转换原理 ,利用栅极电容的变化导致漏极电流与开启电压的变化而有效地测出作用于栅极膜片的压力的变化 ,具有较高的灵敏度与稳定性。     

新颖的N沟道VMOSFET驱动电路

普通MOSFET的栅极、源极、漏极处于芯片水平方向的同一表面上．导通时的工作电流沿芯片表面按水平方向流动．称为水平式场效应管。VMOSFET的栅极做成V形．源极制馓在栅极的两边．栅极与半导体材料之间的S1O2层也做成V形。GS间施加电压后形成的反型层导电沟道呈V形．漏极电流垂直向源极流动．到达表面时沿V形导电沟道流到源极S．故称为VMOSFET。     

GaAs基PHEMT加速度传感器的研究

PHEMT结构一种高电子迁移率晶体管,以其高频和低噪声等方面的优越性,成为当今微电子领域中最活跃的研究主题之一。将其良好的力敏特性应用在加速度计方面更是成为前沿的研究方向。基于GaAs基PHEMT结构压阻效应,设计加工出一种悬臂梁式微加速度传感器,通过力作用在加速度计上,改变PHEMT结构漏极电流的输出,并通过外围测试电路来检测该电流变化,从而实现力电转换。文中,对其基本原理和结构设计进行阐述,并进行力学特性的研究。结果表明,在动态测试下,PHEMT结构的漏极输出电流与栅压、漏压之间的关系与静态测试I-V特性曲线保持一致。该加速度计具有良好的线性特性,经过测试在饱和区灵敏度为0.177 mV/gn。     

基于石墨烯晶体管的多巴胺检测微流控芯片

设计并制备了一种集成液体栅极的石墨烯场效应晶体管的微流控芯片,利用其对多巴胺进行检测,研究了多巴胺分子对石墨烯场效应管转移特性的影响。将石墨烯转移到载玻片上作为导电通道和传感材料集成在微流通道内部,利用剥离(lift-off)工艺制作晶体管的源极和漏极,采用液体栅极的方法对晶体管的转移特性进行测试。同时,结合微电子学的能带理论,从电子迁移的角度出发,讨论了石墨烯和多巴胺之间的氧化还原反应。并采用金属Pt电极作为石墨烯晶体管的栅极,检测到了1 nmol/L浓度的多巴胺溶液。     

CMOS离子敏场效应管SPICE模型

完全用CMOS工艺实现离子敏场效应型晶体管(ISFET)成为可能,这种ISFET的栅极结构是由绝缘体、多晶硅、金属层叠起来,称之为多层栅结构。从ISFET的传感机理出发,通过分析金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)阈值电压的原理,利用通用电路模拟程序(SPICE)建立了这种多层栅结构ISFET的物理模型,并对其静态输入输出特性进行仿真,仿真结果和试验数据基本相符。     

铁电存储器的基本单元及其工作模式

按照铁电储存器的破坏性读出和非破坏性读出的这两种基本工作模式及其所对应的铁电随机存取存储器FRAM和铁电场效应晶体管肿FFBT两种结构形式的分类，分别介绍了1T／1C，2T／2C结构和铁电场效应晶体管金属-铁电-半导体（MFS）结构的基本铁电存储单元的结构及其工作模式。     

高低肖特基势垒无掺杂隧道场效应晶体管研究

基于高低肖特基势垒机理提出一种无掺杂的隧道场效应晶体管HLSB-TFET。该器件只需要一个具有独立电源的栅电极且无需掺杂。在源极与中间硅区导带之间形成高肖特基势垒,用来产生隧道效应作为正向导通机制;在漏极与中间硅区导带之间形成低肖特基势垒,用于防止由热离子发射引起的空穴。所提出的HLSB-TFET对空穴具有自然的阻挡效应,不会随着漏极到源极电压的增加而显著降低。经过仿真验证,该器件的亚阈值摆幅较低,反向漏电与静态功耗均较小,体现出较高的应用优势。     

巧制多用感应测电笔

妙制一种多用感应测电笔不接触电线或接点就能测出其是否带电,使用起来得心顺手方便又安全。这里介绍一种多用感应测电笔可以判断一般橡胶或塑料电缆的断芯或寻找暗线故障的简单感应多用测电笔。电路见图1、图2所示,感应测电笔是利用场效应晶体管输入阻抗极高这个特性原理制作的。栅极从空间电场感应到被测信号,经一级放大后用发光二极管显示出来,R1是场效应晶体管的负载电阻,阻值可根据管子电流适当调整,要求源极、漏极间的电压Vsd在无感应信号时略低于0.7V左右,三极管V2刚好截止,发光二极管LED不亮,R2是发光二极管的限流电阻,使电流限制在15～20mA左右的额定值之内。测电笔的外壳可以用市面上原有的     

M-GEP:基于多层染色体基因表达式编程的遗传进化算法

该文提出了一种新的基于多层染色体基因表达式编程的遗传进化算法M—GEP,新算法引入了多层染色体的概念,利用染色体构建的层次调用模型对个体进行表达,在解决实际函数发现、电路进化等实际问题中取得了良好效果．该文主要贡献包括：（1）提出了基于多染色体的基因表达式编程算法（M-GEP）;（2）建立了不同染色体的层次调用模型及存储结构;（3）提出并实现了基于染色体的重组算子和基因随机重组算子．对多基因GEP和单基因GEP的对比实验结果表明,平均进化辈数仅为后者的29％～81％．     

基于电流控制模式的低压、高PSRR基准源

基于可调电流控制模式设计出一种低压、高电源抑制比的带隙基准电压源电路。采用电流控制模式和多反馈环路,提高电路的整体电源抑制比;通过电阻分压的方式,使电路达到低压,同时提供偏压,简化偏置电路。采用0.5μmCMOS N阱工艺,电路可在电源电压为1.5V时正常工作。使用Cadence Spectre进行仿真结果表明,低频时电源抑制比(PSRR)高达107dB。-10℃～125℃温度范围内,平均温度系数约7.17ppm/℃,功耗仅为0.525mW。此电路能有效地抑制制程变异。     

一种二阶温度补偿的CMOS带隙基准电路

提出了一种可用于标准CMOS工艺下且具有二阶温度补偿电路的带隙基准源。所采用的PTAT2电流电路是利用了饱和区MOSFET的电流特性产生的,具有完全可以与标准CMOS工艺兼容的优点。针对在该工艺和电源电压下传统的启动电路难以启动的问题,引入了一个电阻,使其可以正常启动。基准核心电路中的共源共栅结构和串联BJT管有效地提高了电源抑制比,降低了温度系数。基于TSMC 0.35μm CMOS工艺运用HSPICE软件进行了仿真验证。仿真结果表明,在3.3V供电电压下,输出基准电压为1.2254V,温度系数为2.91×10-6V/℃,低频的电源抑制比高达96dB,启动时间为7μs。     

基于简化电阻电容电路的单粒子效应应用研究

随着器件尺寸缩小至纳米级,微观粒子对半导体器件的影响变得越来越明显。器件可靠性的研究近年来逐渐引起了人们的重视,开展了很多相关研究。以研究单粒子翻转效应为核心,在传统混合仿真的基础上,采用简化RC电路模型对简化电路的应用进行研究,总结了电阻和电容值变化对等效电路中敏感节点处电学特性变化的规律,探究了使用Id Vd曲线判断单粒子翻转的准确性,提出了在研究临位翻转时,通过单次实验即可有效预测临位翻转情况的方法。根据实验所得的电压电流曲线图形特点对它们进行分类,从而判断临位翻转。通过模拟实验与预测结果比对,两者的结果相符,预测有较高准确性。     

MEMS电容式压力传感器片上接口电路测试分析及改进

对电容式压力传感器片上接口电路测试结果进行分析.针对电路中施密特触发器存在较大的寄生电容以及阈值电平较难调整的问题,提出了改进型施密特触发器,仿真结果表明:改进施密特触发器传输特性与原触发器类似,却大大减少了寄生电容,阈值电平也容易调整.同时提出了负电容等效电路,解决了接口电路因初值电容偏大,所导致接口电路灵敏度偏低的缺点,并通过PSPICE仿真,验证了负电容改善接口电路的灵敏度的可行性.     

一种新型的防误操作系统电脑钥匙的设计

论述了电力系统现有防误操作系统中电脑钥匙的功能,提出了基于网络架构的新型电脑钥匙的设计方案,给出了电脑钥匙的硬件电路以及软件框架结构。该电脑钥匙可以满足各种防误操作的要求,具有很好的应用前景。     

一种新型的比较器复用电路的设计与实现

提出一种新型的比较器复用结构,实现了用一个比较器对四组电压的比较。其中,脉冲分配器采用新型的机构,在一定频率下与锁存单元相配合,保证了对四组电压分时比较的正确性,并可推广到对N组电压的比较进行控制。与传统使用多个比较器相比,简化了电路结构,降低了电路功耗,而且便于推广应用。并在UMC0．6urn30V BCD工艺库下通过Hspice仿真验证,达到了低功耗的要求,具有很大的应用前景。     

医用X光机高压电源的设计与研究

设计了一种新型的医用X光机高压电源电路,该电源采用了集成控制芯片UC3525A,提高了电路的抗干扰能力和稳定性。电源输出的电压经过电阻的分压直接采样后通过反馈回路给控制电路,从而形成闭环控制,可以精确控制输出的电压值。该电路主要包括控制电路、变换电路、倍压电路以及反馈电路几个部分。     

Chip-level integration of RF MEMS on-chip inductors using UV-LIGA technique

This paper presents a chip-level integration of radio-frequency (RF) microelectromechanical systems (MEMS) air-suspended circular spiral on-chip inductors onto MOSIS RF circuit chips of LNA and VCO using a multi-layer UV-LIGA technique including SU-8 UV lithography and copper electroplating. A high frequency simulation package, HFSS, was used to determine the layout of MEMS on-chip inductors with inductance values close to the target inductance values required for the RF circuit chips within the range of 10%. All MEMS on-chip inductors were successfully fabricated using a contrast enhancement method for 50 μm air suspension without any physical deformations. High frequency measurement and modeling of the integrated inductors revealed relatively high quality factors over 10 and self-resonant frequencies more than 15 GHz for a 1.44 nH source inductor and a 3.14 nH drain inductor on low resistivity silicon substrates (0.014 Ω cm). The post-IC integration of RF MEMS on-chip inductors onto RF circuit chips at a chip scale using a multi-layer UV-LIGA technique along with high frequency measurement and modeling demonstrated in this work will open up new avenues with the wider integration feasibility of MEMS on-chip inductors in RF applications for cost-effective prototype applications in small laboratories and businesses.     

PVT‐compensated low‐voltage and low‐power CMOS LNA for IoT applications

In this paper, a low‐noise amplifier (LNA) with process, voltage, and temperature (PVT) compensation for low power dissipation applications is designed. When supply voltage and LNA bias are close to the subthreshold, voltage has significant impact on power reduction. At this voltage level, the gain is reduced and various circuit parameters become highly sensitive to PVT variations. In the proposed LNA circuit, in order to enhance efficiency at low supply voltage, the cascade technique with g_m boosting is used. To improve circuit performance when in the subthreshold area, the forward body bias technique is used. Also, a new PVT compensator is suggested to reduce sensitivity of different circuit's parameters to PVT changes. The suggested PVT compensator employs a current reference circuit with constant output regarding temperature and voltage variations. This circuit produces a constant current by subtracting two proportional to absolute temperature currents. At a supply voltage of 0.35 V, the total power consumption is 585 μW. In different process corners, in the proposed LNA with PVT compensator, gain and noise figure (NF) variations are reduced 10.3 and 4.6 times, respectively, compared to a conventional LNA with constant bias. With a 20% deviation in the supply voltage, the gain and noise NF variations decrease 6.5 and 34 times, respectively.