通信设备模块电磁脉冲抑制能力的研究

为了RFID通信模块设计需要,研究常用防护器件瞬态抑制二极管(TVS)的电磁脉冲防护能力。选取三种常用的TVS器件,在静电电磁脉冲和方波脉冲试验条件下,进行电磁脉冲响应规律的测试研究。测试结果表明,一般类型的TVS器件的响应时间普遍高于1ns,脉冲上升沿1ns内的能量就无法被TVS器件在第一时间内吸收,会影响或损伤被防护的电子设备,甚至TVS防护器件。综合钳位电压值和钳位时间,其中一种TVS器件在测试电压300V以内的防护性能可满足模块的防护要求。而另外两种TVS器件对于快上升沿电磁脉冲的防护性能较差,在此环境下无法达到电磁脉冲防护要求,但在其它工作条件下可参考它们的特性数据进行选择应用。     

基于分段线性模型针对传输线脉冲瞬态干扰信号的芯片协同防护设计方法

随着电子设备向小型化、高密度和高速的趋势发展,集成电路作为电子设备的基本核心单元也朝着这一方向发展,由此带来了越来越严重的电磁兼容问题。其中静电放电问题越来越引起设计者、制作者和使用者的重视。该文利用传输线脉冲(TLP)方法对芯片进行测试,获取了器件在应对静电放电干扰时的伏安特性数据。基于TLP测试数据应用分段线性建模方法构建了芯片应对静电放电干扰的模型。该文还根据二极管的等效电路及其数据手册的伏安特性数据构建了瞬态电压抑制(TVS)二极管模型,并通过TLP测试进行验证。同时,结合上述两个模型,开展了芯片静电放电干扰的协同防护设计方法研究,并应用实例验证了芯片的协同防护设计方法的可行性。该方法实现了用仿真模拟的方式进行芯片的协同防护设计,能够节约设计成本和时间。     

TLP应力下gg-NMOS瞬态特性分析

采用TCAD Sentaurus模拟分析了gg-NMOS在TLP应力下的瞬态特性.包括NMOS的栅长,栅氧化层厚度,栅宽及TLP电流大小对ESD保护器件开启特性的影响.分析表明,器件栅长增加,栅氧变厚,栅宽变宽都使得漏端过冲电压增大,达到这一电压所需时间变长.对于相同上升时间的TLP脉冲,大电流则对应短的上升时间和高的过冲电压.该工作为以后高响应速度ESD保护器件设计提供依据和参考.     

典型ESD防护器件失效机理研究

瞬态电压抑制管(TVS)是电子线路设计中常用的静电放电(ESD)防护器件,其可靠性将直接影响整个电路的安全。选取常见的TVS器件PESD5V0U1BA进行研究,通过实验和仿真分析了TVS器件的短路失效机理及其影响。研究表明,当TVS器件注入高压时,器件存在缺陷的SiO2层会发生自愈性击穿。当器件的pn结发生击穿时,器件将失效。如果两个pn结都被击穿,器件的I-V曲线表现为电阻特性。当TVS器件出现损伤后,器件仍具有箝位作用,且其表现的箝位电压更低,但由于器件的漏电流发生较大的增长,将影响被保护电路的正常工作。     

一种无回跳特性TVS的快速建模方法及验证

瞬态抑制二极管是一种常见的电磁防护器件,在静电防护、浪涌防护、强电磁脉冲防护中有着广泛应用,其瞬态行为对于指导电磁防护设计具有重要意义,但市面上一般没有现成可用的模型。文中基于ADS软件建立一种无回跳特性TVS的仿真模型,使用复杂度较低的TVS模型框架。在建模过程中,分析了模型参数对于精度的影响,并利用S参数测试方法和TLP测试方法获取实测数据,最终构建了两款TVS的完整仿真模型。模型验证结果表明,该模型仿真与实测数据在TVS未工作、即将工作和进入工作状态时都较为一致,仿真与实测误差最大不超过10%,说明其精度足够支撑TVS瞬态仿真。所建立的模型可直接用于TVS的瞬态仿真,该方法也可用于其他无回跳特性TVS的模型构建,为电磁防护设计提供支持。     

采用SPICE评估TVS保护电路

引言SPICE是分析系统抗传导EMI浪涌电压性能的有效设计工具,它可以验证并优化采用瞬态电压抑制(TVS)雪崩二极管的浪涌保护电路的性能。TVS二极管的尺寸小、响应时间快、钳位电压小且成本低,可以为浪涌问题提供有效的解决方案。本文将SPICE仿真与基准测试进行比较,证明TVS雪崩二极管能够钳位噪声源(如感应设备和负载开关)引起的浪涌电压。电流和电压特性关系齐纳和TVS雪崩二极管有相似的电气特性,但是,两种器件也存在明显的区别。齐纳二极管为调节稳态电压而设计,而TVS二极管则为钳位瞬态浪涌电压而设计。另外,TVS二极管的结面…     

TVS二极管性能优化指南

瞬态电压抑制器（TVS）二极管是一种保护敏感电子器件免受ESD和EMI浪涌脉冲的有效低成本选择。本文将提供TVS二极管浪涌最大抑制的PCB布局指南。同时将举例说明在不同电路配置中如何取舍TVS二极管。     

TVS瞬态二极管的防雷应用

本文叙述TVs瞬态二极管在调频广播发射机的防雷应用。由于TVS瞬态二极管是一种二极管形式的高效能保护器件,所以当TVS二极管的两极受到雷电的瞬态高能量冲击时,它能以10-12s的速度,将其两极间的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数kW的浪涌功率,使两极间的电压箝位于一个预定值,有效地保护电子线路中的元器件,免受各种浪涌脉冲的损坏。加接TVS二极管后,使调频广播发射机的抗雷电能力得到有效提高。     

采用容性封装技术提高ESD防护性能研究

提出了一种通过在电源线与地线之间加入外部电容以吸收ESD脉冲的新型集成电路ESD保护方法。分析了这种方法在提高产品ESD防护性能方面的可行性,并用TLP设备测量出了一0.1μF电容在吸收4A TLP ESD电流脉冲时电容两端电压随时间的变化曲线以及不同电容值电容吸收4A TLP ESD电流脉冲后的电压随电容变化曲线,理论分析及测试结果均表明这种ESD防护方法能在集成电路承受6000V HBM ESD脉冲时将VDD与GND之间的电压降钳位在0.5V以下。通过将此ESD防护方法应用在SOI微处理器产品和SOI静态随机存储器产品上,成功地将这两款产品的ESD防护能力从1000V提高到了3000V以上,验证了这种容性封装技术在ESD防护方面的优良性能。     

一种用于低压防护的新型闩锁免疫双向可控硅

针对传统片上静电放电(ESD)防护器件双向可控硅(DDSCR)的低维持电压特性,设计了一种内嵌多MOS管的新型DDSCR。通过多MOS管组成的旁路通路进行分流,能够增强反偏结电场,从而提高器件抗闩锁能力。基于TCAD进行仿真,模拟TLP测试结果表明,与NLVT_DDSCR相比,新型器件的触发电压基本保持不变,维持电压从3.50 V提高到5.06 V,通过拉长关键尺寸D5,可将器件维持电压进一步提高到6.02 V,适用于电源轨为5 V的低压芯片防护。     

元器件与组件

1000W功率表面安装单通道瞬态电压抑制二极管Powermite1 MUPT瞬态电压抑制(transient voltage suppression,TVS)二极管产品系列迎合飞机电气化、提高可靠性和燃油效率的市场趋势,从而推动了市场对具有更高功能性、更轻重量和更小体积,并带有出色瞬态过电压事件保护功能之TVS解决方案的需求。这种新型TVS二极管是高度紧凑、表面安装的单通道1000W功率器件,具     

瞬态电压抑制器TVS的特性及应用

瞬态电压抑制器(TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR)简称TVS,是一种二极管形式的高效能保护器件。有的文献上也称为TVP、AJTVS、SAJTVS等。当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时,它能以10~(-12)秒量级的速度,将其两极间的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数千瓦的浪涌功率,使两极间的电压箝位于一个预定值,有效地保护电子线路中的精密元器件,免受各种浪涌脉冲的损坏。由于它具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压较易控制、无损坏极限、体积小等优点,目前已广泛应用于计锋机系统、通讯设备、电源、家用电器等各个领域。总之,瞬态电压抑制器TVS二极管在各种电路的应用是极为广泛的,有以下三大效用:     

TVS二极管标称参数与静电放电防护能力研究

通过搭建ESD测试系统,测量TVS二极管的ESD防护性能,比较其标称参数与ESD防护性能之间的关系。结果表明,TVS二极管的反向击穿电压在一定程度上能够反映ESD防护能力,反向击穿电压与ESD峰值电流、ESD钳位电压呈线性关系,标称钳位电压略低于实际ESD钳位电压,而其他标称参数与ESD防护能力关联较小。标称参数难以全面反映器件的ESD防护能力。     

表面掺杂浓度对低压TVS的影响研究

瞬态电压抑制器(TVS)是一种二极管形式的接口保护器件,其中低压TVS通常由低阻外延层和其表面的高浓度掺杂区构成。在芯片制造工艺过程中,圆片的表面掺杂浓度对器件特性有很大的影响,非正常的杂质扩散变化极易导致器件参数异常。文章就某低压TVS制造过程中出现的参数异常进行了排查,确认异常原因为表面掺杂浓度过高,并就表面掺杂浓度与器件参数的变化趋势进行了分析,并通过实验得到验证。     

一种新的ESD防护器件的多脉冲TLP仿真方法

 提出了一种新的集成电路ESD防护器件的TLP仿真方法,该方法类似于实际的TLP测量过程,在器件结构上施加一系列电流脉冲,获得相应的电压-时间曲线。分别截取每个电流脉冲及其电压响应70%~90%部分的平均值,取得的每一对电压和电流平均值作为I-V曲线上的一点,从而得到电流-电压特性曲线。在此基础上,不仅可得到触发电压V_t1和维持电压V_h,而且可以获取二次击穿电流I_t2。对LSCR的仿真结果表明仿真结果与测试结果符合的很好。     

用于ESD防护的PDSOI NMOS器件高温特性

研究了基于0.18μm部分耗尽型绝缘体上硅(PDSOI)工艺的静电放电(ESD)防护NMOS器件的高温特性。借助传输线脉冲(TLP)测试系统对该ESD防护器件在30~195℃内的ESD防护特性进行了测试。讨论了温度对ESD特征参数的影响,发现随着温度升高,该ESD防护器件的一次击穿电压和维持电压均降低约11%,失效电流也降低近9.1%,并通过对器件体电阻、源-体结开启电压、沟道电流、寄生双极结型晶体管(BJT)的增益以及电流热效应的分析,解释了ESD特征参数发生上述变化的原因。研究结果为应用于高温电路的ESD防护器件的设计与开发提供了有效参考。     

瞬态电压抑制二极管的建模及仿真

基于0.5 μm CMOS 工艺,设计瞬态电压抑制（TVS）二极管.利用黑箱理论对该器件在高电压大电流下的反向工作特性建模,在Matlab 数值模拟工具中利用所建模型仿真,获得了包含一次击穿、二次击穿（硬失效）点的反向I –U 特性曲线;基于Silvaco TCAD 工艺器件仿真平台,经DC 仿真验证所建模型的准确性.仿真结果表明,2 种方法获得的特性曲线基本吻合,本文所建数值模型能够预测TVS 二极管瞬态电压抑制时的电特性.     

TVS及其在电路设计中的应用

介绍了瞬态电压抑制器（Transient Voltage Suppressor,TVS）的特性及主要参数;给出了选用TVS器件时应注意的事项。同时给出了TVS在电路设计中的典型应用实例。     

ESD应力下n阱扩散电阻的潜在损伤

电阻在静电放电(Electrostatic Discharge,ESD)保护电路中,起隔离和分压的作用。利用传输线脉冲(Transmission Line Pulsing,TLP)测试系统,在宽度为100ns的脉冲作用下,研究了n阱扩散电阻在ESD应力下的工作特性。结果表明,n阱扩散电阻在发生初次瞬态击穿(瞬态击穿电压79.0V,瞬态击穿电流1.97A)后,由于阳极n+-n结构被破坏,内部结构已经出现潜在损伤,不再具备隔离和分压的作用。     

C波段高效率GaN HEMT功率放大器

通过负载牵引测试验证了源端二次谐波对器件效率的影响,同时又进一步验证了输出谐波匹配对放大器的作用。基于此结果,研制了两款采用0.25μm工艺的GaN功率MMIC 4.0~5.6GHz高效率放大器芯片,芯片采用二级放大的结构。第一款输出级只考虑基波的匹配;第二款输出级匹配电路兼顾二次和三次谐波进行匹配。两款的末前级均考虑二次谐波的匹配,同时级间优化推动比,进一步提高效率。输入级和级间匹配电路采用有耗匹配,提高稳定性。芯片在4.0~5.6 GHz范围内漏压28 V,脉宽100μs,占空比10%条件下输出功率41dBm,功率增益20~21dB,功率附加效率分别在48%和45%以上。芯片面积3.9mm×3.3mm。