GGMOS型静电放电防护器件的高功率微波效应

采用基于半导体漂移扩散模型的数值模拟软件对高功率微波（HPM）作用下GGMOS型的静电放电（ESD）防护器件效应进行了数值模拟研究。对ESD器件在HPM作用下的响应特性及器件内部的物理图像进行了数值模拟。数值模拟的结果表明,外部注入HPM信号的幅值和频率是影响ESD器件的因素,在加载30 ns脉宽的HPM脉冲作用下,器件内部达到的最高温度与信号幅值成正指数关系。在给ESD注入相同幅值的HPM信号时,频率越大,器件达到失效温度所需要的时间越长。     

栅耦合型静电泄放保护结构设计

提出了一种新型栅耦合型静电泄放(ESD)保护器件——压焊块电容栅耦合型保护管.该结构不仅解决了原有栅耦合型结构对特定ESD冲击不能及时响应的问题，而且节省了版图面积，提高了ESD失效电压.0.5 μm标准互补型金属氧化物半导体工艺流片测试结果表明，该结构人体模型ESD失效电压超过8 kV.给出了栅耦合型ESD保护结构中ESD检测结构的设计方法，能够精确计算检测结构中电容和电阻的取值. 关键词： 静电泄放 栅耦合 金属氧化物半导体场效应管 压焊块电容     

显示屏表面空气式静电放电实验特性

显示屏是人机交互的重要部件,当人体静电放电发生在显示屏表面时,有可能导致软硬故障。为了研究显示屏空气式静电放电实验特性,通过一个自制的装置对显示屏空气式静电放电电流和通过显示屏的位移电流进行了实验测量。研究发现：放电电流峰值随接近速度的增加而增加,上升时间随接近速度的增加而减小。在±10~±12 kV电压范围,受电弧长度的影响,上升时间增大,电流峰值变小。随着测量点与放电点之间距离的增大,位移电流波形峰值减小、上升时间增大,正极性放电峰值更大且扩散范围更广,而负极性放电上升时间增大更加明显。由位移电流波形及其分布可以计算出电荷密度。电荷密度随距离放电位置距离的增大而减小。与正极性相比,尽管负极性放电电流峰值较低,但电荷密度较高,说明负极性放电具有造成更高等级损伤风险的危害。     

静电放电引起2SC3356潜在失效的研究

研究了低电压的人体模型(HBM)静电放电（ESD）对微电子器件造成的潜在失效。分别从CB结和EB结对2SC3356晶体管施加低电压HBM的ESD应力,结果表明：从CB结施加低电压的ESD电应力,所产生的潜在失效的几率要高于从EB结施加低电压的ESD电应力产生的潜在失效几率,即CB结比EB结对低电压的ESD应力引入的潜在失效更为敏感。高温（≥125 ℃）寿命实验有退火效应,从而缓解了低电压的ESD应力使器件产生的潜在损伤,使静电放电过程中引入的潜在损伤自恢复。     

一种静电放电模拟装置的设计

近年来,与静电放电(ESD)领域相关联的气体放电理论、材料科学和电测技术等新兴学科的不断研究和发展,已逐渐由实验科学阶段走向实际应用阶段。同时,人们也逐渐发现静电放电给人类造成的危害是十分惊人的,它不仅能够影响人类的正常生活,更是限制了自动化生产水平的提高。基于传统静电放电的模拟装置设备单一、功能局限,无法满足静电放电全方位、多用途的实验要求,为解决这一问题,设计和实现了包含电极模拟、方位变换、电路传输的完整的实验模拟装置。该装置主要由底座、支撑架、金属球、放电针、绝缘环、方位表盘等6部分组成,能够满足不同极化方向电磁场条件下的实验要求,同时还能够实现对不同高度、不同位置条件下的电磁场的基本极化方向进行判断识别。该系统具有一定的实验创新性和先进性,能够有效地满足各类电磁实验的需要,为研究电磁诱发静电放电实验提供了有力的硬件支持。     

基于深亚微米工艺的栅接地NMOS静电放电保护器件衬底电阻模型研究

在考虑了电导率调制效应的情况下对深亚微米静电放电(electrostatic discharge, ESD)保护器件的衬底电阻流控电压源模型进行优化, 并根据轻掺杂体衬底和重掺杂外延型衬底的不同物理机制提出了可根据 版图尺寸调整的精简衬底电阻宏模型, 所建模型准确地预估了不同衬底 结构上源极扩散到衬底接触扩散间距变化对触发电压V_t1的影响. 栅接地n型金属氧化物半导体器件的击穿特性结果表明, 所提出的衬底电阻模 型与实验结果符合良好, 且仿真时间仅为器件仿真软件的7%, 为ESD保护器件版 图优化设计提供了方法支持. 关键词： 栅接地n型金属氧化物半导体器件 静电放电 衬底电阻模型     

An improved GGNMOS triggered SCR for high holding voltage ESD protection applications

Developing an electrostatic discharge(ESD) protection device with a better latch-up immunity has been a challenging issue for the nanometer complementary metal-oxide semiconductor(CMOS) technology. In this work, an improved grounded-gate N-channel metal-oxide semiconductor(GGNMOS) transistor triggered silicon-controlled rectifier(SCR)structure, named GGSCR, is proposed for high holding voltage ESD protection applications. The GGSCR demonstrates a double snapback behavior as a result of progressive trigger-on of the GGNMOS and SCR. The double snapback makes the holding voltage increase from 3.43 V to 6.25 V as compared with the conventional low-voltage SCR. The TCAD simulations are carried out to verify the modes of operation of the device.     

传输线长度对静电放电防护器件性能测试的影响

为了研究传输线长度对静电放电防护器件性能测试结果的影响,建立了静电放电模型和传输线脉冲模型两种试验系统,对某限压型防护器件进行了快沿电磁脉冲注入试验,并进行了理论分析。结果表明：传输线长度对静电放电防护器件性能测试结果具有极大影响,选用不当会导致错误结论;在对静电放电防护器件性能测试时,应优先采用传输线脉冲测试法;当采用静电放电脉冲测试法时,其传输线长度不应小于8 m。     

An improvement of high voltage power supply for pseudospark discharge

An analysis of the high voltage power supply removing the Pulse Forming Line (PFL) is presented in this paper. This is an important improvement to make a desktop free electron laser with about one meter length instead of an original device length of 5.5 meters and to realize other applications of the new beam source of pseudospark discharge at high voltage of 200kV and a current of 2kA.     

接近速度对空气静电放电特性的影响

通过理论分析和实验测量,研究了导体接近速度对空气放电的影响。理论计算了两导体相互接近时导体的自（互）电容系数、导体电势差、导体电势差随导体间的间隙（放电间隙）的变化率和导体电势差的时间变化率。实验研究了5 kV和10 kV放电电压下放电电流峰值和耦合电压峰-峰值随接近速度的变化关系。接近速度直接决定了空气击穿时导体电势差的时间变化率,同时也就决定了不同速度下的空气放电特性;接近速度影响了火花击穿的时间延迟,从而对空气放电产生了时间效应。     

基于TLP建模的系统级静电放电效应仿真

系统级静电放电(ESD)效应仿真可以在电子系统进行测试之前进行有效的静电放电效应防护,缩短研发周期。根据传输线脉冲测试(TLP)结果,对瞬态电压抑制(TVS)二极管和芯片引脚进行spice行为建模,结合ESD脉冲源的等效电路模型,PCB板的S参数模型,采用场路协同技术完成了系统级静电放电效应的仿真。针对一个典型的电子系统,在IEC 61000-4-2 ESD应力作用下,完成了一款开关芯片防护电路的仿真,并对电路进行了加工、放电测试,仿真与测试芯片引脚的电压波形吻合良好,验证了该仿真方法的有效性。     

飞行器GNSS接收机静电放电干扰效应分析

针对飞行器全球卫星导航系统接收机易受静电放电干扰的问题,研究了机体表面电晕放电与机务维修火花放电对接收机的干扰效应。分析了静电放电的时频域特征,使用针球电极与高压源组成的模拟器开展了电晕放电对接收机的前门耦合实验,证明了电晕脉冲产生的辐射场对接收机无明显干扰效应。基于人体金属ESD模型开展了火花放电对接收机的干扰效应实验,发现浪涌电流易导致接收机串口转换芯片电位波动,读写程序主循环卡死,应针对串口端进行静电阻抗器防护。     

静电放电引起2SC3356潜在失效的研究

 研究了低电压的人体模型(HBM)静电放电（ESD）对微电子器件造成的潜在失效。分别从CB结和EB结对2SC3356晶体管施加低电压HBM的ESD应力,结果表明：从CB结施加低电压的ESD电应力,所产生的潜在失效的几率要高于从EB结施加低电压的ESD电应力产生的潜在失效几率,即CB结比EB结对低电压的ESD应力引入的潜在失效更为敏感。高温（≥125 ℃）寿命实验有退火效应,从而缓解了低电压的ESD应力使器件产生的潜在损伤,使静电放电过程中引入的潜在损伤自恢复。     

某型无人机收发信机静电放电防护加固

无人机交换机芯片易被静电放电(ESD)电磁脉冲损坏,严重影响无人机数据链正常通信。针对此问题,通过搭建人体-金属ESD电路模型并进行仿真分析,发现所选用的TVS防护器件对15 kV等级的ESD防护效果显著。分别对加装TVS防护器件前后的收发信机电路进行了ESD电磁脉冲抗扰度对比试验。试验结果表明,加装防护器件后的电路对ESD电磁脉冲的防护能力最大提升7.4倍。     

隧道场效应晶体管静电放电冲击特性研究

随着器件尺寸的不断减小,集成度的逐步提高,功耗成为了制约集成电路产业界发展的主要问题之一.由于通过引入带带隧穿机理可以实现更小的亚阈值斜率,隧道场效应晶体管(TFET)器件已成为下一代集成电路的最具竞争力的备选器件之一.但是TFET器件更薄的栅氧化层、更短的沟道长度容易使器件局部产生高的电流密度、电场密度和热量,使得其更容易遭受静电放电(ESD)冲击损伤.此外,TFET器件基于带带隧穿机理的全新工作原理也使得其ESD保护设计面临更多挑战.本文采用传输线脉冲的ESD测试方法深入分析了基本TFET器件在ESD冲击下器件开启、维持、泄放和击穿等过程的电流特性和工作机理.在此基础之上,给出了一种改进型TFET抗ESD冲击器件,通过在源端增加N型高掺杂区,有效的调节接触势垒形状,降低隧穿结的宽度,从而获得更好的ESD设计窗口.     

电除尘器的脉冲电源研究

为解决电除尘器脉冲电源存在的负载上脉冲拖尾、电容剩余电压积累、负载上电压振荡问题, 在充电二极管两端反向并联了一个辅助开关。详细分析了电路的工作原理, 给出了选取影响负载上脉冲波形的关键元器件参数的理论依据, 仿真分析和低压试验验证了解决方案的正确性。脉冲电源的改进, 有利于进一步提高除尘效率和能量利用率。     

Structure-dependent behaviors of diode-triggered silicon controlled rectifier under electrostatic discharge stress

The comprehensive understanding of the structure-dependent electrostatic discharge behaviors in a conventional diode-triggered silicon controlled rectifier(DTSCR) is presented in this paper. Combined with the device simulation, a mathematical model is built to get a more in-depth insight into this phenomenon. The theoretical studies are verified by the transmission-line-pulsing(TLP) test results of the modified DTSCR structure, which is realized in a 65-nm complementary metal–oxide–semiconductor(CMOS) process. The detailed analysis of the physical mechanism is used to provide predictions as the DTSCR-based protection scheme is required. In addition, a method is also presented to achieve the tradeoff between the leakage and trigger voltage in DTSCR.     

空气放电模式下静电放电模拟器瞬态电流峰值与上升时间的关系

使用2种静电放电模拟器,在空气放电模式下以任意速度向靶运动并进行放电,同时测量瞬时放电电流波形,考察放电电流上升时间与峰值电流的关系.结果发现,峰值电流和充电电压的比值与放电电流的上升时间存在着指数关系：Iptr^ξ/Vc=const..     

用放电法测量值电阻

用普通设备及线性元件设计并自制了一台操作简便,测量精度好于0．1％的高阻值电阻测量装置,对20只有代表性高阻的测量结果表明,多数有1％左右的阻值波动,少数电阻电压系数竟有15％左右。     

Radiation hardness of gas discharge tubes and avalanche diodes used for transient voltage suppression

The widespread use of gas discharge tubes (GDTs) and avalanche diodes for transient voltage suppression (TVS) in many cases results in their exposure to ionizing radiation. The aim of this paper is to investigate the influence of irradiation on these TVS devices’ characteristics, by exposing them to a combined neutron/gamma radiation field. Experimental results show that irradiation of TVS diodes causes a lasting degradation of their protective characteristics. On the other hand, GDTs exhibit a temporary change of performance. The observed effects are presented with the accompanying theoretical interpretations, based on the interaction of radiation with materials constituting the investigated devices.