电磁脉冲作用下NMOS管的电磁敏感性研究

针对起爆控制电路中的NMOS管在战场强磁干扰环境下时常发生误触、击穿等现象,通过Silvaco TCAD建立了金属场效应(MOS)晶体管在强电磁脉冲作用下的二维电热模型,获得了处于工作区的NMOS管在栅极注入电磁脉冲时的瞬态响应,分析了注入不同幅值的脉冲电压晶体管内电场强度、电流密度与管内温度的变化规律。结果表明:NMOS管在漏极注入脉冲电压超过阈值时,主要发生的是PN结反偏造成的雪崩击穿,雪崩击穿产生大量热能集中在PN结曲面处,管内发生电场强度、电流密度异常增大,进而发生热二次击穿导致NMOS管内出现局部熔融,造成永久性失效。而在脉冲幅值不变的情况下,雪崩击穿电压随栅极电压的增大而增大。

NMOS管交叉耦合的能量回收电路设计

对NMOS(N-metal oxide semiconductor)管交叉耦合逻辑(NMOS-transistor cross coupling logic,NCCL)的能量回收电路进行了研究,PMOS(P-metal oxide semiconductor)管作为输入管来降低纳米CMOS工艺中栅氧化层上的漏电流以减小功耗;在此基础上实现了绝热JK触发器电路.在90nm CMOS BSIM3工艺模型下,用HSPICE对NCCL反相器及其JK触发器进行了模拟分析,结果表明NCCL反相器的工作频率可达到1GHz;与ECRL(efficient charge recovery logic)反相器相比,当负载电容、时钟频率和电源电压中某一参数变化时,NCCL的功耗都出现不同程度的降低;在相同的工作条件下NCCL JK触发器的功耗约为ECRL的50%.

低功耗CMOS工艺中NMOS管阈值电压偏移的研究

研究了在 LPLV CMOS工艺中 ,用表面沟 PMOS管工艺使 NMOS管的阈值电压发生偏移的问题。在使用表面沟 PMOS管的 LPLV CMOS工艺中 ,NMOS管的多晶栅中的杂质不能达到均匀的分布 ,导致阈值电压发生偏移。文章提出了三个解决方案 。

一种基于动态阈值NMOS管的1.2V模拟乘法器

基于CSMC 0.6μm DPDM CMOS工艺进行设计,利用4个动态阈值NMOS和2个有源电阻实现了一种1.2V低功耗模拟乘法器电路,既节省了输入晶体管数目,又节省了偏置晶体管和偏置电路.1.2V模拟乘法器的输入信号VinA的频率为5MHz,信号峰峰值为1.0V,输入信号VinB的频率为100MHz,信号峰峰值为0.5V时,输出信号Vout的峰峰值为0.35V,一次谐波和三次谐波的差值为40dB.1.2V模拟乘法器输出信号的频带宽度为375MHz,平均电源电流约为30μA,即动态功耗约为36μW,适合于便携式电子产品和带宽要求不太高(400MHz以下)的场合.

基于6个NMOS管的SRAM存储原理分析

静态随机存储器(SRAM)是计算机的重要组成部件.基于6个NMOS管的SRAM存储原理分析,涉及较多半导体器件方面的相关知识,由于课时限制等因素,相关教材很少进行深入分析.在授课过程中,部分学生对该内容表现出较强的学习意愿.为此提出一种面向6个NMOS管的SRAM存储原理分析方法,旨在有限的基础知识条件下,帮助学生深入理解SRAM存储单元的工作原理,提高《计算机组成原理》课程的整体教学效果.

基于NMOS管的新型大功率直流电子接触器

针对电磁式接触器噪音高、干扰大、可靠性低等问题,设计了一种基于N型金属—氧化物—半导体(N-metal-oxide-semiconductor,NMOS)管的新型大功率直流电子接触器。该接触器利用NMOS管的大功率特性、开关特性和导通电阻正温度系数特性,通过控制多个并联NMOS管的导通和关断功能来代替电磁式接触器的通断功能。对直流电子接触器NMOS管过压、过流等易损坏问题进行了详细分析,重点给出了接触器驱动电路、改进的剩余电流装置(residual current device,RCD)的过压保护电路、过流保护电路的实现方法,并制作了样机对NMOS管进行了测试。结果表明:该接触器硬件方案可行,运行稳定,在大功率工作环境下NMOS管电压应力满足降额要求,过流保护电路能起到正常的保护作用。该接触器具有噪音低、干扰小、可靠性高等特点,可用于太阳能发电、航空航天及铁道交通等领域。

深入探讨NMOS管H桥的设计与制作

本文在最简单的NMOS管H桥的基础上,做出了改进。设计并制作出一款功能更完善、效率更高的NMOS管H桥。文中采用了软件仿真设计,并结合了实物实验测试。这款NMOS管H桥带有电荷泵,使电路效率更高,能提高电源利用率,提高小车速度。

一款最简单的NMOS管H桥的制作

H桥是驱动电机基本电路,这个电路由于工作在大电流,高反压状态下,如果没正确选用元件参数,很容易损坏。网上一些论坛经常出现电动小车损坏H桥的问题,本文提出了一个最简单的NMOS管H桥制作方案,很容易制作,很耐用。

不同结构nMOS管的总剂量辐射效应

X射线直接成像的CMOS图像传感器由于工作在X射线辐射下,其内部器件会因为辐射效应引起性能恶化,因此需要对器件进行抗辐射加固并研究辐射对器件参数的影响。辐射导致的氧化物陷阱电荷及界面陷阱电荷受到栅氧厚度、偏置电压大小、辐射总剂量以及剂量率等多种因素影响。设计了n型场效应晶体管辐射加固结构版图,用0.5μm CMOS工艺流片,并进行了30 kGy(Si)的总剂量辐照效应实验。实验结果显示,所设计的n型场效应晶体管在辐射之后漏电流有所增加、跨导减小、阈值电压向负向漂移;辐射加固晶体管在漏电流性能上较未加固晶体管更好,在跨导改变和阈值电压漂移上未能表现出其更优的性能。

0.13μm GGNMOS管的ESD特性研究

当ESD事件发生时,栅极接地NMOS晶体管是很容易被静电所击穿的。NMOS器件的ESD保护机理主要是利用该晶体管的骤回特性。文章对NMOS管的骤回特性进行了详细研究,利用特殊设计的GGNMOS管实现ESD保护器件。文章基于0.13μm硅化物CMOS工艺,设计并制作了各种具有不同版图参数和不同版图布局的栅极接地NMOS晶体管,通过TLP测试获得了实验结果,并对结果进行了分析比较,详细讨论了栅极接地NMOS晶体管器件的版图参数和版图布局对其骤回特性的影响。通过这些试验结果,设计者可以预先估计GGNMOS在大ESD电流情况下的行为特性。

栅接地NMOS管的ESD特性研究

ESD电路的作用是保护集成电路,使静电不损坏芯片内部电路,不造成集成电路失效,因此ESD研究是集成电路可靠性研究的重点方向之一。在新工艺下根据电路特点,设计GGNMOS器件的防护单元,为提供有效可靠的ESD防护起到至关重要的作用。

NMOS管Snapback特性ESD仿真模型研究

随着集成电路特征尺寸的不断缩小,ESD的问题始终困扰着芯片设计师们。文章提出了一种宏模型用于ESD的snapback仿真,它包含一个MOS管、一个NPN晶体管和一个衬底电阻,没有外部的电流源。简化的宏模型没有必要使用行为级的语言,如Verilog-A、VHDL-A。这使得仿真速度和收敛性得到提高。同时比较了三种先进的BJT模型:VBIC、Mextram、HICUM。模型参数可以通过模型参数提取软件(BSIMProPlus、ICCAP等)提取。

一种NMOS管体区漏电特性的研究

介绍了一种25 V NMOS器件结构,针对NMOS管实验结果中出现的漏电问题进行了测试与仿真分析。根据分析结果提出工艺改进方案,验证并成功改进了漏电问题。

H型栅NMOS器件Kink效应的研究

H型栅NMOS器件因其强抗辐照和低功耗等优势已逐渐成为PDSOI电路设计中的核心器件。但H型栅NMOS器件的Ids-Vds曲线会在漏极电压较高时发生明显的翘曲现象,称为Kink效应。该效应严重影响一定工作条件下的电路性能和稳定性。为此,依据实测和TCAD仿真数据,分析了H型栅NMOS器件发生Kink效应的机理,并且基于0.15μm SOI工艺,进一步量化分析了顶层硅膜厚度、阱浓度、栅尺寸、温度以及总剂量辐照等方面对Kink效应的影响。最终结果表明,高漏极电压下NMOS器件体区积累大量空穴导致寄生NPN三极管开启,从而引发了Kink效应。本工作完善了H型栅NMOS器件Kink效应的研究,为PDSOI电路设计中抑制Kink效应提供了有益的参考。

高压GGNMOS器件结构及工艺对ESD防护特性的影响

基于高压CMOS工艺,对高压栅极接地N型金属氧化物半导体(Highvoltagegrounded-gate N-metal-oxide-semiconductor, HV-GGNMOS)的静电放电(Electrostatic discharge, ESD)防护性能进行研究。由于强折回特性以及失效电流低,HV-GGNMOS在实际应用中受到限制。本文通过计算机辅助设计技术仿真及传输线脉冲实验研究了工艺参数及版图结构对器件ESD防护性能的影响。结果表明,增加漂移区掺杂浓度可以有效提高器件失效电流;加强体接触和增加漂移区长度可以提高器件的维持电压,但失效电流会有所下降,占用版图面积也会更大。

基于NMOS的低成本双向电平转换电路的设计

设计了基于NMOS的双向电平转换电路,详细阐述了信号转换过程中具体的电路行为,同时说明了电路应用过程中的注意事项和限制。

一种带自适应电荷泵的超低功耗NMOS LDO

设计了一种带自适应电荷泵的超低功耗快速瞬态响应NMOS LDO,电路主要包含误差放大器、缓冲器、功率级、动态零点模块以及自适应电荷泵模块。该自适应电荷泵能够根据负载电流的大小调节工作频率,在兼顾大负载条件下功率管栅极需求的同时,保证了轻载下超低功耗的需求。同时为了满足电路中快速瞬态响应的需要,加入了动态电流电路。电路基于0.18μm BCD工艺设计,其工作电压范围为2.5~3.6 V,输出电压为1.2 V,负载范围为10μA~20 mA,工作的温度范围为-40~125℃。仿真结果显示,所设计的LDO供电电压调整率可达到1.123 mV/V,重载跳轻载时的恢复时间和轻载跳重载时的恢复时间分别为260μs和5μs,而静态电流最小仅为0.291μA。

不同剂量率下NPN管和NMOSFET管的电离辐照效应

研究了 NPN双极晶体管和 NMOSFET在不同剂量率环境下的电离辐照效应。研究表明 ,NPN管在低剂量率辐照下 ,电流增益衰降更为显著 ,且具有真正的剂量率效应 ;而 NMOS管在低剂量率辐照下产生的阈电压负向漂移比高剂量率辐照时小 ,其辐照效应是时间相关效应 ,而非真正的剂量率效应。

一种瞬态限流的全NMOS译码器设计方法

针对低温多晶硅(low temperature poly-silicon,LTPS)和低温多晶氧化物(low temperature polycrystalline oxide,LTPO)工艺下的有机电致发光显示器(organic light emitting diode,OLED)电路设计时,驱动译码电路瞬态产生大电流引起的闩锁效应烧坏器问题,提出一种具有瞬态电流限制能力的全N增强型金属氧化物半导体(N-enhancement type metal oxide semiconductor,NMOS)场效应管的译码器电路设计方法。该方法基于树状网络进行译码和限流,利用支路简并方法进行逻辑化简,采用共源共栅结构中的输出阻抗限制译码瞬态过程的最大电流;在SMIC 180 nm CMOS工艺下完成设计,核心电路面积为470.69μm^(2)。2种不同输入条件下的仿真结果表明,采用格雷码对输入激励进行编码的5-32全NMOS译码器的功耗延迟积仅为9.77×10^(-20)J·s,比同等工艺、电源电压、温度条件下设计的CMOS 5-32译码器降低了81.8%;瞬态译码时的最大电流为11.69μA,比CMOS 5-32译码器降低了99.44%。

制播系统中NMOS实现方法

制播系统IP化发展过程中,SMPTE ST 2110协议规范并定义了制播系统中不同IP实体流的承载、同步和描述的标准,但只是解决了IP系统中传输层互联互通的问题,而NMOS(网络媒体开放规范)为SMPTE ST 2110的传输层规范补充了控制层与管理层,从而将ST 2110本身复杂的操作抽象为提供接口以便于与任何控制系统交互的软件层,将本来复杂的底层操作变为简单的操作。本文主要介绍了制播系统中NMOS(网络媒体开放规范)实现方法,着重分析了IS-04(发现与注册)和IS-05(连接管理)实现细节。