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。     

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.     

基于SiC的NPN双极型晶体管设计

利用高禁带宽度的SiC材料,设计了一种基于SiC的NPN双极型晶体管,该晶体管采用多层缓变掺杂基区结构实现。在完成晶体管结构设计基础上,仿真分析了晶体管的直流电流增益、击穿特性以及频率特性。在工艺方面,设计完成了晶体管制备工艺流程与版图。仿真结果表明,SiC双极型晶体管具有击穿电压高(BV_(CEO)=900 V)、特征频率高(f_T=5 GHz),晶体管增益适中(β=33)等特点。     

发射区禁带变窄及其对NPN型双极晶体管性能影响的刍议

本文评述了发射区禁带变窄及其对NPN型双极晶体管性能的影响。再一次阐明了考虑禁带过渡区宽度的“有效禁带差”的重要意义,并指出发射区禁带变窄距发射结一定距离才开始,但“有效禁带差”如何计算尚有待进一步研究。     

NPN双极晶体管的ELDRS效应及退火行为

对国产NPN双极晶体管在不同剂量率下的辐射效应和退火特性进行了研究.结果显示:在不同剂量率辐照下,NPN晶体管的特性衰降均非常明显.不仅晶体管的过剩基极电流明显增大,直流增益迅速下降,其集电极电流也随辐照总剂量的增加而逐渐衰减,且低剂量率辐照下损伤更明显.本中对造成各种实验现象的损伤机理进行了分析.     

PNP和NPN型异质结双极晶体管的不同设计考虑

PNP和NPN高频异质结双极晶体管的设计有明显不同，这主要归因于砷化镓中电子与空穴的迁移率存在显著差别。这种差别在基区和子集电区外延层的设计中体现得尤为明显。文中详细讨论了PNP和NPN两种类型的异质结双极晶体管各自外延层的设计考虑。     

锗硅异质结双极晶体管空间辐射效应研究进展

异质结带隙渐变使锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)具有良好的温度特性,可承受-180~+200 ℃的极端温度,在空间极端环境领域具有诱人的应用前景。然而,SiGe HBT器件由于材料和工艺结构的新特征,其空间辐射效应表现出不同于体硅器件的复杂特征。本文详述了SiGe HBT的空间辐射效应研究现状,重点介绍了国产工艺SiGe HBT的单粒子效应、总剂量效应、低剂量率辐射损伤增强效应以及辐射协同效应的研究进展。研究表明,SiGe HBT作为双极晶体管的重要类型,普遍具有较好的抗总剂量和位移损伤效应的能力,但单粒子效应是制约其空间应用的瓶颈问题。由于工艺的不同,国产SiGe HBT还表现出显著的低剂量率辐射损伤增强效应响应和辐射协同效应。     

国产pnp双极晶体管在宽总剂量范围辐照下的ELDRS

研究了不同偏置条件下国产商用pnp型双极晶体管在宽总剂量范围内的辐射损伤特性和变化规律.实验结果表明,在100 rad(Si)/s和0.01 rad(Si)/s剂量率辐照下,总累计剂量达到200 krad (Si)时,这一宽总剂量范围内辐射损伤趋势均随着总剂量值不断累积而增大,且并未出现饱和.相同剂量率辐照下,发射结施加反偏状态时国产商用pnp双极晶体管的过剩基极电流变化最大,正偏下最小,零偏介于二者之间.两款晶体管均表现出明显的低剂量率损伤增强效应(ELDRS),且在反偏下ELDRS更显著.并对出现这一实验结果的损伤机理进行了探讨.     

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.     

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。     

双极型装控晶体管模型及原理

本文提出一种新的双极型压控晶体管模型，并说明其工作原理。这种器件有两种载流子参与导电，有较大的电流密度和功率，导电能力又受电压控制，具有较大的输入阻抗，兼有双极器件和ＭＯＳ场效应器件的特点。     

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。     

10位双极数模转换器的电离辐射效应

研究了国产互补双极工艺生产的数模转换器(D/A转换器)在不同偏置和不同剂量率条件下的电离辐射效应及退火特性。研究结果表明:D/A转换器对偏置条件和辐照剂量率都很敏感。大剂量率辐照时,电路功能正常,各功能参数变化较小;而在低剂量率辐照情况下,各参数变化显著,超出器件允许范围,器件功能失效。因此,D/A转换器表现出明显的低剂量率辐射损伤增强效应(ELDRS)。零偏时,D/A转换器功能参数损伤变化更加严重。最后,结合边缘电场效应和空间电荷模型对这种不同偏置和剂量率条件下的损伤机理进行了初步的探讨。     

双极型压控晶体管直流特性的数值模拟

本文采用数值计算和解析分析相结合的方法,建立了新型功率半导体器件－－有型压控晶体管（ＢＪＭＯＳＦＥＴ）电流－电压特性的数值分析模型;运用Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ数学分析软件,模拟得出ＢＪＭＯＳＦＥＴ电压转移特性曲线和电压输出特性曲线;得出的结果说明在相同的器件结构尺寸和工作情况下,与功率ＭＯＳ晶体管相比,导通电压略有增加,但电流容量增加较大。     

重离子成角度入射导致的锗硅异质结双极晶体管单粒子效应三维数值仿真

针对国产锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBTs),采用TCAD仿真,建立SiGe HBT单粒子效应三维损伤模型,研究重离子成角度入射SiGe HBT时单粒子效应电荷收集的关键因素。选择几个典型入射位置和不同入射角度进行数值仿真,通过分析器件结构和仿真结构来研究电荷收集机制。结果表明,无论是离子入射位置如何,只要离子径迹穿过器件的灵敏体积,就会引起大量电荷收集。电荷收集量不仅与离子径迹在SiGe HBT敏感体积内的长度有关,同时也受到浅槽隔离以及离子径迹和电极之间的距离的影响。此项工作对SiGe HBT空间实际应用,并进一步提出加固方案提供了理论依据。     

硅双极器件ELDRS效应机理的研究进展

低剂量率辐射损伤增强效应(ELDRS)的发现引起了国际航天领域的关注。本文介绍了双极器件的辐照响应,综述了自1991年发现双极器件具有ELDRS效应二十多年以来ELDRS效应机理研究取得的主要成果,分析了未来可能的研究方向。调研发现,机理研究主要聚焦在Si/SiO2界面处,建立工艺与界面特性的关联对于抑制ELDRS效应极具参考价值。     

非线性双极晶体管模型的研究

本文对非线性双极晶体管的模型进行了研究,非线性晶体管模型对微波CAD和无线电系统仿真都是非常关键的。本文采用等效电路模拟非线性双极晶体管,给出了等效电路模型及模型参数,并用这些参数描述了非线性双极晶体管工作过程中的直流特性和各种效应:基区宽度调制效应、电荷储存效应;正向电流增益(BF)随电流的变化以及温度的影响等。为准确地建立不同用途双极晶体管的模型提供了依据。     

双极型压控晶体管模型及原理

本文提出一种新的双极型压控晶体管模型，并说明其工作原理。这种器件有两种载流子参与导电，有较大的电流密度和功率，导电能力又受电压控制，具有较大的输入阻抗，兼有双极器件和MOS场效应器件的特点。