基于标准CMOS工艺制作的MOS-NDR柔性逻辑电路

本文利用0.35um标准CMOS工艺实现了一种由4个nMOSFET构成的MOS型负阻器件。这种负阻器件的I-V特性与传统的化合物材料构成的共振隧穿二极管（RTD）的特性类似,而且可以通过第三端来调制其I-V特性。基于这种MOS型负阻器件,本文实现了一种通过调节阈值电压来实现与非门（NAND）到或非门（NOR）转变的柔性逻辑电路。此种电路所用器件较少,而且由于使用标准IC的设计和工艺流程,制作工艺大大简化。     

VVMOS功率晶体管的负阻击穿

VVMOS晶体管是一种开有V形槽的垂直沟道高频功率MOS场效应器件,它的一个主要优点是与其它MOS器件一样不会发生二次击穿,然而近来一些作者报道MOS器件有负阻击穿效应,而这种负阻击穿效应也会引起二次击穿,导致器件烧毁。我们在测量自制的VVMOS晶体管时,也观察到了负阻击穿,经过研究,提出了纵向寄生npn双极晶体管的VVMOS晶体管负阻击穿模型,在此基础上还提出了几种抑制负阻击穿效应的方法,在采用了这些方法后,负阻击穿效应被减弱,甚至被消除,从而证实了所提出的VVMOS晶体管负阻击穿模型。     

一种新型硅三端负阻器件

提出并研制成一种新型硅三端负阻器件。该器件由一n沟耗尽型MOS管、一横向pnp双极晶体管和一个电阻集成而得。它具有“双负阻”特性和正阻区阻值易于控制等特点。由理论计算出的器件I_c—V_(CB)特性和负阻参数与实验结果符合良好。     

基于RT器件的三值与非门、或非门电路设计

共振隧穿（resonant tunnel,RT）器件本身所具有的微分负阻（negative differential resistance,NDR）特性使其成为天然的多值器件，文中利用RT器件的负阻特性,以开关序列原理为指导,设计了基于RT电路的开关模型,实现了更为简单的三值RT与非门和或非门电路,并利用MOS网络模型,通过SPICE软件仿真验证了所设计电路的正确性，该设计思想可推广到更高值的多值电路设计中。     

基于RT器件的三值与非门、或非门电路设计

共振隧穿(resonant tunnel,RT)器件本身所具有的微分负阻(negative differential resistance,NDR)特性使其成为天然的多值器件.文中利用RT器件的负阻特性,以开关序列原理为指导,设计了基于RT电路的开关模型,实现了更为简单的三值RT与非门和或非门电路,并利用MOS网络模型,通过SPICE软件仿真验证了所设计电路的正确性.该设计思想可推广到更高值的多值电路设计中.     

MOS功率晶体管特性的温度效应

已设计的实验能够在同一仪器上方便地测量MOS功率管的脉冲I-V输出特性、直流I-V输出特性和器件内部的温度。对实验结果进行的综合分析表明,阈值电压随温度的增加而减小将引起MOS功率管的热不稳定,而表面迁移率随温度的增高而下降使MOS功率管的直流I-V特性在大电流区域呈观负阻。本文提出了反映热特性的两个特征点,给出了这两点处的栅源电压与器件设计参数的关系,作为MOS功率管热特性设计的依据。     

新型的低高压MOS接口电路

本文介绍一种由八个高压MOS器件组成的低高压MOS接口电路.它采用与目前国际上先进的NMOS大规模集成电路工艺技术完全兼容的N阱硅栅等平面CMOS工艺,而不需要附加任何工艺步骤.本文描述了高压MOS器件的物理模型,介绍了器件结构和工艺设计,并给出了高压MOS器件的漏击穿电压时沟道长度、漂移区长度、离子注入剂量和延伸源场极的关系的实验结果.这种高压MOS器件的漏击穿电压最大可达400V(在零栅偏压时),最大饱和漏电流可达35mA(在栅压为10V时),而导通电阻低到600(?)(在栅压为10V时).     

高压MOS集成电路及其应用

本文分析了MOS器件漏耐压低的原因,实现高耐压的途径和高耐压MOS器件的结构,最后着重介绍了偏置栅高压MOS IC的应用.     

一种新的单边高压器件的模拟及参数提取方法

单边高压器件具有源、漏电阻不对称且与工作电压成非线形的依赖关系的特点 ,文中提出一种单边高压 MOS器件的模型 ,在不改变 BSIM3 V3模拟模型方程的基础上 ,对 BSIM3 V3模型参数的物理意义和取值进行重新的定义来表示单边高压器件的这些特点。同时使用模型参数提取软件 BSIMPro提取了该模型的参数 ,模拟结果与实验数据进行拟合 ,两者符合得很好 ,证明了改进模型的可行性。     

与HBT工艺兼容的新型负阻器件的研制与分析

在HBT工艺基础上,通过对器件结构的特殊设计,研制出了一类新型三端负阻器件,其恒压控制型负阻的PVCR大于800,并伴有恒流控制型负阻。通过atlas器件模拟软件进行模拟后对其物理机制进行了解释。该器件既能保持HBT高频、高速的特点,又具有负阻、双稳、自锁等特性,同时与普通台面HBT工艺兼容,易于集成,是一种具有研究和应用价值的新型负阻器件。     

LDMOS功率场效应晶体管的设计与研制

LDMOS器件是目前高压集成(HVIC)及功率集成的重要器件。本文提出了该器件的设计及研制结果。采用标准的DMOS工艺已研制成功耐压180V最大输出电流400mA、V_G=4V时跨导为50mV、最小导通电阻50Ω的器件。阈电压通过离子注入剂量调节在1～4V范围。某些参数达到了国外同类器件的水平。所研制的器件与同材料的VDMOS相比,作为双极型模拟电路兼容的高/低压MOS器件,它具有更好的性能。作者希望通过对该器件的研究,进一步推动国内高压集成的发展。     

一种互补结型场效应管负阻器件

介绍了一种利用集成互补结型场效应管的简单复合而构成的负阻器件，并且对该负阻器件的温度特性进行了分析，为设计具有温度稳定性的负阻器件提供了有益的参考。     

600伏垂直沟结栅高速场效应晶体管

<正> 随着高速毫微秒脉冲技术的迅速发展,原有的电真空器件由于体积大、功耗大、寿命短、可靠性差等缺点,已不能适应当前高速毫微秒脉冲技术发展的需要。整机单位迫切要求实现高压高速脉冲源的固体化、小型化。这就推动了高压大电流高速半导体功率器件的发展。经过多年的努力,取得了很大进展,并已成为当前大功率半导体器件发展的一个引人注目的研究方向。 目前大力推广应用的器件主要有垂直沟道硅MOS场效应管,而高压垂直沟道结栅场效应晶体管的开发研制则近几年才开始。由于结栅场效应管是一种耗尽型器件,极间电容小,器件的开关速度优于MOS器件。在需要产生极窄宽度的高压脉冲场合下,垂直沟道结栅高压场效应晶体管是理想的固体器件。其优越的开关性能、温度特性不是双极型或MOS器件可以轻易取代的。     

新型恒压控制型负阻HBT的研制进展

研究了HBT产生负阻的可能机制,通过对材料结构和器件结构的特殊设计,采用常规台面HBT工艺,先后研制出3类高电流峰谷比的恒压控制型负阻HBT.超薄基区HBT的负阻特性是由超薄基区串联电阻压降调制效应造成的,在GaAs基InGaP/GaAs和AlGaAs/GaAs体系DHBT中均得到了验证.双基区和电阻栅型负阻HBT均为复合型负阻器件.双基区负阻HBT通过刻断基区,电阻栅负阻HBT通过在集电区制作基极金属形成集电区反型层,构成纵向npn与横向pnp的复合结构,由反馈结构(pnp)的集电极电流来控制主结构(npn)的基极电流从而产生负阻特性.3类负阻HBT与常规HBT在结构和工艺上兼容,兼具HBT的高速高频特性和负阻器件的双稳、自锁、节省器件的优点.     

一种新颖的高可靠电路结构——双栅高压MOS电路

随着功率半导体技术的日益发展,功率半导体器件和电路的应用领域也愈来愈广阔,例如等离子显示,马达驱动、通讯及家用电器等.因此对功率半导体器件的电流要求愈来愈大,对器件的可靠性要求也更高.如何实现大电流的要求,主要方法是增加功率MOS器件的宽长比或重复单元来实现,如何有效地抑制二次击穿,提高器件的可靠性,就是本文作的尝试.我们采用双栅结构制备高压MOS电路获得较满意的结果.一、双栅高压MOS电路特点及工作原理常规的单栅MOS高压电路结构如图1所     

设计高频高压场效应晶体管的一些考虑

高频高压场效应晶体管(LDMOS)是功率MOS器件中同时具有高频高压性能的一种器件,也是目前广泛用于HVIC(高压集成电路)及PIC(功率集成)电路的器件之一。本文从结构上描述了器件的高频、高压特性,并提出了一些可提高这些性能的措施和设计思想。     

基于功率MOS型场效应管的4 kV纳秒脉冲源

为了用固体开关器件替代国外氢闸流管,开展了大功率高速高压半导体固体开关及与其相配的高速高压组合电路研究。利用功率MOS型场效应管的开关原理,提出了对功率MOS型场效应管的栅极"过"驱动技术,提高了功率MOS型场效应管的开关速度,研制出基于功率MOS型场效应管的输出脉冲幅度大于4 kV,前沿小于10 ns,脉冲宽度大于100 ns的高压快脉冲驱动源。     

双管S型负阻器件的研究

模拟电路实验证明用两个同极性的晶体管以多种电路接法都能获得具有Ｓ型负阻特性的两端器件。在此实验基础上研制得到一种双向两端Ｓ型负阻器件（ＴＢＮＲＤ器件）。本文还对该器件产生负阻的原因进行了理论分析。     

Si光电负阻器件和Si-Ge异质结混合模式晶体管的模拟研究

“硅光负阻器件的研究”、“高频高速硅光负阻器件的研究”是国家自然科学基金和天津自然科学基金资助的项目,由天津大学电子信息工程学院微电子系新型器件小组承担研究工作。笔者围绕着该两项课题进行了硅光电负阻器件的基础研究工作,对两种硅光电负阻器件的机理进行了探讨。进行了二维器件模拟（简称器件模拟）,对影响器件性能的主要参数进行了模拟分析,并与实验进行了对比。建立了两种光电负阻器件的电路模型,并进行了实验验证。为光电负阻器件基础研究和应用研究打下了良好的基础。“SOI／SiGe/BiCMOS集成电路的研究”是国家自然科学基金重点项目,天津大学和清华大学共同承担了这项研究工作。笔者围绕着该项研究工作进行了SiGe/BiMOS的基础研究和设计工作,进行了器件模拟,对影响器件性能的主要参数进行模拟分析,模拟为器件设计提供了有意义的指导,完成版图设计和工艺设计。为SOI／SiGe/BiCMOS集成电路的研制奠定良好开端。具体研究的主要内容包括以下九个方面。     

硅光电负阻器件的构成原理与分类

将三端负阻器件与硅光电探测器相结合 ,通过新的构思成功地提出并构成了一类新型光电器件——硅光电负阻器件。文中报道了该器件构成的一般性原理 ,以及依据此构成原理确定的分类方法