Design of a fully differential CMOS LNA for 3.1-10.6 GHz UWB communication systems

A fully differential complementary metal oxide semiconductor （CMOS） low noise amplifier （LNA） for 3.1-10.6 GHz ultra-wideband （UWB） communication systems is presented. The LNA adopts capacitive cross-coupling common-gate （CG） topology to achieve wideband input matching and low noise figure （NF）. Inductive series-peaking is used for the LNA to obtain broadband flat gain in the whole 3.1-10.6 GHz band. Designed in 0.18 um CMOS technology, the LNA achieves an NF of 3.1-4.7 dB, an Sll of less than -10 dB, an S21 of 10.3 dB with ±0.4 dB fluctuation, and an input 3rd interception point （IIP3） of -5.1 dBm, while the current consumption is only 4.8 mA from a 1.8 V power supply. The chip area of the LNA is 1×0.94 mm^2.     

基于FPGA实现的自适应OFDM VLC仿真系统

采用现场可编程门阵列(FPGA)技术搭建了一个自适应正交频分复用(OFDM)可见光通信(VLC)仿真系统。该系统实现了自适应高阶OFDM调制和高速数据速率传输,正交振幅调制(QAM)的调制阶数M有16、64、256、1024四种方式,数据传输速率为16.8~42.0Mb/s。     

缓变场终止型IGBT特性的仿真

为改善场终止型绝缘栅双极型晶体管(FS-IGBT)电场终止能力的可靠性,对一种缓变场终止型绝缘栅双极型晶体管(GFS-IGBT)的特性进行了仿真研究.与传统FS-IGBT的突变场终止层不同,GFS-IGBT所具有的场终止层是一个厚度为20～30 μm,峰值掺杂浓度为3.5×1015 cm-3的缓变场终止层.采用Sentaurus TCAD仿真软件,对600 V/20 A的FS-IGBT与GFS-IG-BT和非穿通型IGBT (NPT-IGBT)在导通、开关和短路特性等方面进行了对比仿真.结果表明,在给定的参数范围内,GFS-IGBT具有更低的通态压降、良好的关断电压波形以及更小的关断能耗.最后介绍了一种针对600 V IGBT器件的缓变场终止结构的制造技术.     

一种IGBT热阻测试系统的研制

为了解决国内绝缘栅双极型晶体管(IGBT)生产和使用中热阻测试问题,采用电学法的测量原理并与嵌入式技术相结合的方式,设计了一种以现场可编程门阵列(FPGA)为控制核心的IGBT自动测试系统.该系统采用模块化的设计思想,各模块间进行隔离设计,其中14 bit隔离型高速数据采集卡可以快速采集IGBT温度敏感参数的变化,从而使系统可以快速可靠的工作.使用该测试系统对IGBT器件的热特性进行测试,将测试数据与美国生产的Phase1 1热特性分析仪进行对比,测试结果经过修正后误差约为1％.验证了该热阻测试系统可用于测试IGBT器件的热特性,并具有速度快、稳定性好等优点,对我国功率器件的可靠性技术研究具有重要意义.     

Investigation on interfacial and electrical properties of Ge MOS capacitor with different NH3-plasma treatment procedure

The effects of different NH₃-plasma treatment procedures on interfacial and electrical properties of Ge MOS capacitors with stacked gate dielectric of HfTiON/TaON were investigated. The NH₃-plasma treatment was performed at different steps during fabrication of the stacked gate dielectric, i.e. before or after interlayer (TaON) deposition, or after deposition of high-k dielectric (HfTiON). It was found that the excellent interface quality with an interface-state density of 4.79×10¹¹ eV^-1cm^-2 and low gate leakage current (3.43×10^-5A/cm² at V_g=1 V) could be achieved for the sample with NH₃-plasma treatment directly on the Ge surface before TaON deposition. The involved mechanisms are attributed to the fact that the NH₃-plasma can directly react with the Ge surface to form more Ge-N bonds, i.e. more GeO_xN_y, which effectively blocks the inter-diffusion of elements and suppresses the formation of unstable GeO_x interfacial layer, and also passivates oxygen vacancies and dangling bonds near/at the interface due to more N incorporation and decomposed H atoms from the NH₃-plasma.     

3300V碳化硅肖特基二极管及混合功率模块研制

基于数值仿真结果,采用结势垒肖特基(JBS)结构和多重场限环终端结构实现了3 300 V/50 A 4H-SiC肖特基二极管(SBD),所用4H-SiC外延材料厚度为35 μm、n型掺杂浓度为2× 1015cm-3.二极管芯片面积为49 mm2,正向电压2.2V下电流达到50 A,比导通电阻13.7 mΩ· cm2;反偏条件下器件的雪崩击穿电压为4 600 V.基于这种3 300 V/50 A 4H-SiC肖特基二极管,研制出3 300 V/600 A混合功率模块,该模块包含24只3 300 V/50 A Si IGBT与12只3 300 V/50 A 4H-SiC肖特基二极管,SiC肖特基二极管为模块的续流二极管.模块的动态测试结果为:反向恢复峰值电流为33.75 A,反向恢复电荷为0.807 μC,反向恢复时间为41 ns.与传统的Si基IGBT模块相比,该混合功率模块显著降低了器件开关过程中的能量损耗.     

用于SRAM PUFs的伪随机数发生器的FPGA实现

信息安全问题日益突出,而随机数则是信息安全系统的基石.本文以哈希算法为核心设计了一种伪随机数发生器,其以静态随机存储器物理不可克隆函数（Static Random Access Memory Physical Unclonable Functions,SRAM PUFs）为熵源,能够产生大量的伪随机序列.通过对熵源有效性的在线监测以及对种子的动态重播操作,本文提出的用于SRAM PUFs的伪随机数发生器提高了伪随机序列的安全性,可应用于各种高安全等级加密系统中.该发生器在FPGA开发平台上得到实现,其发生速度达598.1Mbps.随机数检测套件NIST分析结果表明：该伪随机数发生器的输出通过了所有测试项目,具有良好的随机性.     

基于EMIF接口的图像处理系统设计

设计一种以DSP为核心,FPGA协助数据采集、传输的图像处理平台。DSP运行复杂图像处理算法,通过EMIF接口和FPGA进行高速数据传输。FPGA对EMIF接口进行扩展,将图像传感器、SDRAM存储器、USB接口等统一到EMIF接口,提高系统的集成度和灵活性,实现DSP与FPGA、外设之间数据准确、高效、可靠的传输。实验表明,该系统满足实时性设计需求,易于扩展和升级,具备较强的通用性。     

一种积累型槽栅超势垒二极管

提出了一种积累型槽栅超势垒二极管,该二极管采用N型积累型MOSFET,通过MOSFET的体效应作用降低二极管势垒。当外加很小的正向电压时,在N+区下方以及栅氧化层和N-区界面处形成电子积累的薄层,形成电子电流,进一步降低二极管正向压降;随着外加电压增大,P+区、N-外延区和N+衬底构成的PIN二极管开启,提供大电流。反向阻断时,MOSFET截止,PN结快速耗尽,利用反偏PN结来承担反向耐压。N型积累型MOSFET沟道长度由N+区和N外延区间的N-区长度决定。仿真结果表明,在相同外延层厚度和浓度下,该结构器件的开启电压约为0.23 V,远低于普通PIN二极管的开启电压,较肖特基二极管的开启电压降低约30%,泄漏电流比肖特基二极管小近50倍。     

CMOS传输门工作特性的Multisim分析

针对CMOS传输门工作特性的实验验证,提出了在计算机上应用Multisim仿真软件仿真CMOS传输门传输特性的方法,即用Multisim软件中的函数发生器提供正弦信号、三角信号和脉冲数字信号,用虚拟仪器中的双踪示波器显示输入信号、输出信号的波形。特点是直观形象地描述了CMOS传输门的功能和工作特性、解决了CMOS传输门工作波形无法用电子实验仪器进行分析验证的问题。