空气式静电放电的放电特性研究

利用简单的静电放电模拟测试装置对IEC标准规定的空气式静电放电的放电特性进行了研究.对放电电流的上升时间、峰值、自制金属半圆环上的耦合电压峰-峰值进行了测量,并用数字存储示波器记录了放电电流和耦合电压的波形.在较宽范围的电压电平和正负电压极性上进行了空气放电.对空气式静电放电的重复性、频谱特性和耦合特性等进行了分析.对空气式静电放电的放电特性研究可为静电放电抗扰度试验方法提供参考.     

传输线理论分析静电放电电流

传输线理论分析了静电放电(ESD)发生器的放电过程,时域有限差分法(FDTD)模拟了放电电流,得到与IEC61000-4-2标准相符合的电流波形,并对影响电流波形的关键因素进行讨论.结果表明,静电放电发生器中电阻和连接线长度影响电流波形的上升时间;连接线的布置影响着电流波形的平滑性;不同的终端负载也对电流峰值有很大影响.该结论为静电放电发生器的设计提供了参考和建议.     

影响ESD荷电器件模型放电电流的关键参数研究

静电放电峰值电流是基于荷电器件放电模型的放电测试装置中波形验证的关键指标.针对影响放电峰值电流的几个因素:测试探针长度、直径、形状和充电盘绝缘介电层的厚度,研究了这些参数变化对放电峰值电流的影响规律.根据研究结果可调整相应参数,保证荷电器件放电模型的测试装置符合测试标准.基于LRC放电电路的等效模型,实验结果给出了到满意的定量或定性解释.     

静电放电模拟器电路建模分析

从实际的静电放电模拟器结构出发,根据接触放电时静电放电电流的主要特征,考虑到静电模拟器本身、连接线及回路电缆与地平面间产生的分布参数的影响,建立了一个新的静电放电模拟器等效电路模型,并用PSPICE软件对等效电路进行模拟分析,得到了与实测波形基本一致的电流波形.利用该模型讨论了各分布参数对放电电流的影响.结果表明:模拟器体电阻与地间的电感对电流波形影响不大,因此可以忽略,但其与地之间的分布电容对电流波形的低频段有重要影响;连接线分布参数对电流波形的第一峰值及波形光滑度都有影响;回路电缆分布参数主要影响了电流波形中第二个波峰峰值及其位置.     

用于CuBr激光器的一种新型激励电路

设计并实验了一种新型相互作用电路，使CuBr激光的输出功率和效率提高了近1倍。对一般电路和相互作用电路的放电特性以及光电脉冲波形进行了实验比较和理论分析发现，相互作用电路使激光放电管的阴、阳极在充放电期间交替更换，避免了放电等离子体的纵向电泳效应；同时，该电路能大幅度提高电流脉冲的峰值、上升速率和输入到放电等离子体中的有效电功率，从而有利于激光功率和效率的提高。     

紫外预电离TEA CO2激光器放电特性研究

结合电路分析了TEA CO2激光器的动态放电过程．综合考虑了气体放电中发生的电离、吸附及复合等碰撞过程,建立详细的参数模型,得到了电子密度、放电电流及放电电压随时间变化的波形,并将模拟结果与实验结果进行了对比;模拟并分析了放电回路中部分参量对放电特性的影响,获得了有利于激光器稳定放电的条件。     

电流探头在静电放电模拟器期间核查中的应用

以F-65A型电流探头为例,采用辐射法和传导法,研究该探头在静电放电模拟器期间核查中的应用,将F-65A型电流探头与静电放电靶进行比对试验。试验结果验证了F-65A型电流探头作为电流传感器测量静电放电电流波形参数的可行性。     

复合材料飞机上静电放电特性研究

针对碳纤维复合材料(介质)飞机上的静电放电(ESD)展开研究,首先给出复合材料飞机上静电放电的产生原理,并根据飞机上放电电流脉冲波形,建立数值模型,模拟静电荷在复合材料飞机上的积累以及静电荷在飞机上静电放电产生的辐射电场,最后结合有限元方法,计算出复合材料飞机的电容并估算静电放电的能量。与传统的金属飞机不同,这里强调对于静电放电产生的辐射电场,以及静电放电对机载天线的影响均在复合材料飞机环境下计算。     

低气压电晕放电电流特性理论与试验研究

为了解低气压环境下的电晕放电电流特性,对放电电流进行理论研究和仿真计算,并建立了由气压泵、气压计、密闭气罐、高压静电源、动态电位测试仪等组成的低气压电晕放电模拟试验系统。利用针-板电极结构模型,进行了低气压环境下的针-板电晕放电试验,并结合气体放电理论,从微观粒子运动方面对试验结果进行分析。研究结果表明:随着气压的降低,放电电流脉冲上升沿时间和电流脉冲重复频率逐渐增大,但下降沿和脉冲持续时间基本不变。     

紫外预电离TEA CO2激光器放电过程的数值模拟

建立了一数值模型模拟紫外预电离TEACO2激光器的放电过程。结合放电电路分析了激光器的动态放电过程,综合考虑了气体放电中所发生的电离、吸附、复合等粒子反应,得到了电子密度、放电电流及放电电压随时间变化的波形,并将模拟结果与实验结果进行了对比。此外,还模拟并分析了放电回路中部分参量对放电特性的影响,获得了有利于激光器稳定放电的条件。     

基于状态方程法的不同ESD电路对比分析

针对IEC 61000-4-2中规定的典型静电放电(electrostatic discharge, ESD)电流波形存在拟合多样性且不易通过具体电路实现这一问题, 采用求解电路状态方程组的方法对四种ESD模拟器电路进行了计算.得到了四种指数形式的ESD电流解析表达式, 绘制了相应的电流曲线, 分别讨论了四种ESD模拟器电路产生的ESD电流波形解析式的连续性和可导性, 并对不同电路产生的ESD电流波形与IEC 61000-4-2标准规定电流波形之间的差异进行了对比分析.结果表明不同ESD电路产生的电流波形的四个主要指标符合IEC 61000-4-2标准规定, 但由于电路的拓扑结构和元件参数不同, 求得的电流波形解析式的连续性和可导性存在差异, 因此在选择ESD模型时, 应根据实际的人体参数和放电枪参数确定合适的电路结构.该计算方法适用于求解集总参数电路, 为ESD电磁脉冲辐射场仿真计算提供了新的电流解析式.     

NMOS器件ESD特性模拟

NMOS管I-V曲线在ESD(electrostatic discharges)脉冲电流作用下呈现出反转特性,其维持电压VH、维持电流IH、触发电压VB、触发电流IB以及二次击穿电流等参数将会影响NMOS管器件的抗ESD能力。文章通过采用SILVACO软件,对1.0μm工艺不同沟长和工艺条件的NMOS管静电放电时的峰值电场、晶格温度以及VH进行了模拟和分析。模拟发现,在ESD触发时,增加ESD注入工艺将使结峰值场强增强,VH减小、VB减小,晶格温度降低;器件沟长和触发电压VB具有明显正相关特性,但对VH基本无影响。最后分析认为NMOS管ESD失效主要表现为高电流引起的热失效,而电场击穿引起的介质失效是次要的。     

Two-dimensional simulation of conducted currents characteristics inelectrical discharges

In this paper, a simple general electrical discharges circuit model for electrical discharge current waveform simulation in overvoltaged air gaps is presented. A macroscopic circuital method of simulation utilizing the standard SPICE network simulator, based on a two-dimensional (2-D) nonlinear impedances network has been proposed. The structure of the simulation framework is designed to take into account the electrode geometries in a straightforward way. A study of conducted current waveform for different electrode geometries has been done. Experimental data have been used to validate the simulation results     

脉冲气体激光器磁压缩放电电路的仿真

为了降低用于脉冲气体激光器的全固态磁压缩放电电路的放电延时抖动,采用PSPICE软件对全固态磁压缩激励电路进行仿真分析,完成了对充电、磁开关复位以及整个放电过程的初步模拟。模拟结果显示,初始储能电容电压1V的波动会引起放电时间5ns~10ns的抖动,抖动时间随着充电电压的升高而降低;通过采用特制的两级耦合复位回路来降低放电延时抖动,该复位电路可将放电抖动从微秒量级降低到纳秒量级。结果表明,降低抖动的关键因素在于充电过程中高频交流纹波经复位电路耦合将磁芯复位到一稳定状态,使磁开关、可饱和脉冲变压器的工作状态更加稳定。建立的仿真模型,对低放电抖动的脉冲放电激励电路设计可提供参考。     

高能脉冲氙灯驱动电路特性分析

为了增强高能脉冲激光器的驱动效能、优化驱动电路的工程实现效果,采用电路分析与仿真的方法,对脉冲氙灯和脉冲形成网络的放电特性进行了理论分析和仿真验证,取得了各影响因素与脉冲电流波形的相关度数据.结果表明,脉冲电流波形的矩形度和工程实现的难度随节数的增加而增加,理想节数在5附近;波峰幅值随末链电感的减小而减小,其加权值的理...     

印刷线路板加工工艺制作微腔等离子体阵列

采用印刷电路板工艺制作了微腔等离子体阵列,并测量了该阵列的放电特性.该器件采用标准的印刷线路板工艺制作而成,可以降低微腔等离子体器件制作的难度和提高阵列的一致性.实验结果表明,限流电阻为10kΩ情况时,直径100μm,间距150μm的微腔在一个大气压的氖气中放电电流最大值可达30mA.随着驱动电压的增加,放电电流的最大值不断升高而放电延时不断降低.     

一种新型低漏电ESD电源箝位电路

在到达纳米级工艺后,传统的静电放电防护(ESD)电源箝位电路的漏电对集成电路芯片的影响越来越严重。为降低漏电,设计了一种新型低漏电ESD电源箝位电路,该箝位电路通过2个最小尺寸的MOS管形成反馈来降低MOS电容两端的电压差。采用中芯国际40 nm CMOS工艺模型进行仿真,结果表明,在相同的条件下,该箝位电路的泄漏电流仅为32.59 nA,比传统箝位电路降低了2个数量级。在ESD脉冲下,该新型ESD箝位电路等效于传统电路,ESD器件有效开启。     

数值模拟研究半导体断路开关的电流截断特性

半导体断路开关（SOS）效应的发现,促进了全固态脉冲功率源技术的发展和应用。采用一维流体模型,利用SOS数值模拟程序对SOS二极管P^＋-P-N-N^＋结构的电流截断特性进行了数值模拟研究。研究了SOS二极管P区扩散深度、外电路参数对SOS电流截断特性的影响。结果表明：P区扩散深度、次级储能电容C2、反向泵浦电感L^-的大小对SOS的反向电流截断时间均有较大影响;随着次级储能电容和反向泵浦电感的增大,电流截断时间增大,反向电流峰值和反向电压峰值减小。该研究对SOS二极管工艺设计和外电路优化设计具有理论意义和实用价值。