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。

高频板材的复介电常数测量方法研究

复介电常数是高频板材最重要的参数之一,准确测量高频板材的介电常数和损耗,对板材的实际应用十分重要。为了获得板材的损耗特性,设计了一种基于微带线的传输线电路,并对长度分别为25.4和127 mm的微带传输线进行仿真、加工和测试,得到DC-20GHz内的回波损耗S11和插入损耗S21,测试数据表明,S11值测试结果在-15 dB以下,且在20 GHz下传输线的插入损耗为24.02 dB/m。通过加工误差分析,电路参数变化50μm时,DC-20GHz内仿真S11max变化可达到6 dB左右。最后结合谐振环法对同一种板材进行测试,得到板材的相对介电常数和损耗角正切。结果表明该方法得到的损耗角正切精确度较高,且在2、10和20 GHz频段下误差小于10%。

空气放电重复性机理研究进展

随着电子科学技术的飞速发展,电子器件特征尺寸越来越小,静电放电(ESD)给电子器件、设备、系统带来的干扰和损坏问题日益严重。空气放电是静电放电的主要形式,影响空气放电过程的因素众多且复杂,导致空气放电的重复性较差。该文介绍了国内外学者对空气放电的研究情况,总结了相关参数如放电时延、放电弧长、趋近速度、空气湿度以及压强等对空气放电重复性的影响机理,并对目前的空气放电重复性研究进展进行了探讨,在此基础上对空气放电重复性机理研究进行了展望。

质子辐照对AlGaN/GaN HEMT亚阈值摆幅特性的影响

研究了具有不同栅漏间距的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的亚阈值摆幅特性在0.4 MeV质子辐照(质子总注量为2.16×10^(12)cm^(-2))后的变化规律。质子辐照前,各器件的亚阈值摆幅基本一致;质子辐照后,器件的亚阈值摆幅随着栅漏间距的减小而逐渐降低。基于辐照前后器件的电容-电压曲线和输出特性得到低场载流子输运特性,并据此分析了亚阈值摆幅的变化原因。发现与器件尺寸相关的极化散射效应是不同尺寸器件在辐照后亚阈值摆幅发生不同变化的主要原因。为AlGaN/GaN HEMT的性能优化提供了全新的视角与维度。

基于横电磁波小室的IC辐射发射测试方法研究

集成电路(IC)的发展呈现出小型化和集成化的趋势,使得IC电磁辐射越来越强,准确测试出IC电磁辐射对于集成电路电磁兼容设计有重要意义。横电磁波(TEM)小室法是目前最常用的IC辐射测试方法,它使用方形测试板,测试四个角度(0°, 90°, 270°, 360°)的IC辐射值,然而IC电磁辐射具有角度效应,仅用四个角度无法准确测试出IC最大电磁辐射水平。文中基于TEM小室全波仿真模型,使用单根微带线,验证了角度对于IC辐射的影响。设计了基于STM32芯片的圆形测试板和方形测试板,利用TEM小室测试了不同角度、不同模式下的STM32芯片电磁辐射,测量结果证实了不同模式下圆形测试板的测试结果都要大于方形测试板,最大偏差达到16 d Bm,因此圆形测试板更能准确测出芯片的最大电磁辐射水平。

一种新型超宽带高增益维瓦尔第天线的设计与性能研究

设计了一种新型超宽带高增益维瓦尔第天线,在传统对踵维瓦尔第天线的两端均增加弧形辐射结构,从而提高天线的低频辐射带宽;在天线辐射方向添加一块渐变型介质板,将天线正反两面的表面电流限制在天线辐射方向,既可以矫正E面方向图的增益峰值偏移角度,也可以提升天线辐射强度。实测结果显示:1.6-20GHz频段内的天线VSWR均比小于2,倍频带宽高达12.5,增益为1.5-11.1d B,并且该天线的E面方向图对称性好、交叉极化比小,易于设计、成本低廉,在超带宽、高增益的定向辐射天线方向拥有较高的研究意义和应用价值。

一种基于人工电磁超材料的宽带MIMO天线去耦方法

提出了一种新的基于人工电磁超材料的宽带MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)天线的去耦方法,通过在两个天线单元之间周期性放置开口三角环形谐振器OTRR(Open Triangular Ring Resonator)来降低耦合度。多个不同谐振频率的OTRR有效地增强了去耦带宽,与未加载去耦结构的MIMO天线相比,在5.2 GHz频段,百分比带宽为5.74%,隔离度提高了9 d B以上。

基于幅度测量的任意宽带信号相位测量方法

提出了一种超宽带任意信号相位测量方法,该方法基于频谱分析仪测量两路不同信号振幅,再基于功率合成器合成信号幅度,利用矢量合成原理,在频域中进行数学分析,建立了测量任意信号相位的方法。根据基本原理设计,建立了测量信号相位的测试系统,通过仿真及实验验证了该方法的正确性及可行性。另外,还讨论了功率合成器的反射与隔离等参数对信号相位测量结果的影响。该方法适用于从DC到数十GHz信号相位的测量,可应用于电磁干扰和信号完整性分析,弥补了现有测量信号相位方法的不足。

自适应非凸稀疏正则化下自适应光学系统加性噪声的去除

自适应光学系统可以实时测量并校正波前信息,但是系统中大量的噪声严重影响了系统的探测精度.自适应光学系统中一般为加性噪声,本文提出一种全新的变分处理模型去除加性噪声,该模型采用自适应非凸正则项.非凸正则项在保持图像细节上较凸正则项具有更好的效果,能更好地保持点源目标的完整性.另外,根据不同区域的噪声水平自适应地构建正则化参数,使不同区域的像素点受到不同程度的噪声抑制,可以更好地保持目标的边缘细节.在算法实现上,为了解决非凸正则项收敛性较差的缺陷,采用分裂Bregman算法及增广拉格朗日对偶算法进行计算.实验及数值仿真结果都表明,该方法能够较好地去除系统中的加性噪声,且光斑信号保存得较为完整,处理后的质心探测精度及信噪比较高.

外推法天线增益测量的阻抗失配修正及其不确定度评定

基于信号流图分析法建立了全端口阻抗失配模型,推导出天线增益的阻抗失配修正公式,结合各端口散射参数实测值可计算出阻抗失配修正值。此外,还提出了一种基于蒙特卡罗法的阻抗失配修正不确定度及其概率分布特性评定方法,为科学、系统地评定外推法增益测量不确定度提供有效方法。

新型宽带横电磁波小室的设计

文章参照标准IEC 61967-2设计了一个横电磁波(transverse electric and magnetic field,TEM)小室,介绍了TEM小室的整体设计方法,实现了TEM小室良好的阻抗匹配特性,并研究了2种改进方法用于抑制TEM小室高次模和谐振的产生;在三维电磁仿真软件中建立了新型TEM小室的三维仿真模型,并计算了新型TEM小室的S参数和电压驻波比(voltage standing wave ratio,VSWR)。计算结果表明,2种新型TEM小室的上限可用频率可提高到3GHz。

基于CST软件的零度层亮带成因分析

利用南京信息工程大学C波段雷达和南京市六合区气象局的风廓线雷达观测资料,得到了2014年4月15日层状云降水零度层亮带的基本特征.总结出零度层亮带形成的5个因素,对零度层亮带中的粒子模型进行假设,建立了冰晶、雪、冰水混合粒子和雨滴等10种粒子的假设模型.利用计算机仿真CST软件对10种假设模型进行了理论计算,分析了不同高度下不同模型对应的雷达散射截面(RCS)的变化趋势,模拟了毫米波雷达观测零度层亮带的特征.结果表明,当冰晶融化成冰水混合粒子时RCS值增大;在下降过程中,冰水混合粒子有强烈的碰并聚合作用,粒子尺度增加,使其散射电磁波的能力大大增强;冰水混合粒子完全融化之后,将迅速破碎成小的椭球形水滴粒子,下降速度也会增加,导致单位体积内粒子数目减少,总的散射能力减小.

二次静电放电仿真与实验研究

二次静电放电(secondary electrostatic discharge,SESD)是一种由一次静电放电引起的发生在仪器内部微小缝隙间的击穿放电现象,可对晶体管等很多元件造成破坏.文章首先搭建由静电放电模拟电路、二次放电模拟电路和电流靶电路组成的电路级仿真模型,初步探索SESD的波形,并与初始模型进行对比分析,验证已知的理论.其次基于实验研究与数据分析的方法,总结二次放电波形特点、峰值特性和时延特性.研究表明:二次放电电流峰值大于一次放电电流峰值,且受放电电压、放电时延等参数影响;二次放电的时延呈正态分布.这一研究结果符合并验证了目前对二次放电微观过程研究所得出的相关理论.

基于人体起电实验外推超低电压研究

随着电子工业技术的飞速发展,电子产品静电放电(electrostatic discharge, ESD)敏感度电压已经低于人体模型(human body model,HBM)电压50 V,然而现有防静电工作区(electrostatic discharge protected area, EPA)配置要求标准只是针对于ESD敏感电压不低于HBM 100 V的电子产品.为了研究人体起电超低电压EPA配置,文中依据ANSI/ESD S20.20标准进行人体行走实验,在较高湿度条件下,选择对地电阻值远低于标准规定109Ω的防静电地板与防静电鞋,测试人体起电的系统电阻及其行走起电电压.基于短时间的实验数据利用切比雪夫不等式外推特定概率下最大可能电压,使短时间实验数据具有实践意义.实验研究发现:虽然人体行走电压与其系统电阻之间呈正相关关系,但是离散性较大,仅通过系统电阻控制人体起电电压,无法得到良好的结果.最后,依据外推电压对EPA的防护可靠性进行风险评估,提出了降低失效风险的建议和措施.

一种探测电磁干扰的磁场探头设计

采用磁场探头进行电磁兼容辐射干扰探测来定位电子设备中的辐射源是一种很有效的方法。文章设计了一种带状线结构的近场磁场探头，可用于电磁干扰的探测。通过建立电磁仿真模型，计算了探头的S参数，验证了设计的探头在0．05～7GHz频带范围频率特性良好。应用三层印制电路板技术制作了该磁场探头，并通过一个特性阻抗为50n的微带线测试了探头耦合S参数，并测试了频率为3GHz时微带线上方的磁场分布，测试结果说明本探头具有较高的分辨率。实验测试结果和电磁仿真结果吻合较好，证明了所设计的带状线结构磁场探头的有效性。

基于谐振环法板材介电常数高精度测试研究

介电常数是影响高频板材性能的重要参数,板材介电常数的准确性及空间分布均匀性都会对微波电路的性能产生重要影响。本文首先设计了增强型耦合环、屏蔽通孔和共面波导技术的谐振环电路,增强环对外界的抗干扰能力并使S21分布在-30~-20 dB,提高传输效率。其次分析了不同的环平均半径、环宽、耦合间隙对仿真结果的影响。接着对谐振环电路加工、测试,实测结果表明在2、10、24 GHz频点下介电常数误差小于±0.007,证明该方法测试精度高。最后基于该谐振环电路对某国产板材介电常数分布测试分析,结果表明加工和板材空间分布造成的介电常数误差小于±0.024,证明板材性能良好。

静电放电辐射场模拟及干扰预测

为了深入研究静电放电(ESD)过程及其辐射场情况,解决实验测量数据重复性差、近场辐射场特性难以观测等问题。通过电磁仿真与实验相结合的方法建立ESD模拟器3维电磁模型,验证分析对水平耦合板放电的辐射场特性和受试设备(EUT)的耦合电压特性。研究发现:对水平耦合板放电的辐射场在放电点有最大电场强度,且电场强度随着与放电点距离的增加而呈现先快后慢的衰减。3维电磁仿真结果表明:ESD辐射场主要通过EUT壳体表面的缝隙和接口耦合到设备内部,耦合电压与测试结果一致。因此在电子设备设计阶段可利用该3维电磁模型对其内部抗扰度进行验证,从而降低电子设备抗干扰研发成本,提高设备ESD抗扰度测试过关率。

外推法天线增益测量的核心算法及实验研究

基于外推法测量原理研究了外推法天线增益测量核心算法,重点在于天线互耦的滤波抑制、功率级数展开式的拟合和任意距离下的天线增益求解。此外,还基于以上核心算法设计了一款外推法天线增益测量界面,为外推法天线增益的精密测量提供便利。最后,开展了W波段标准天线的增益校准实验,增益测量结果与NPL的测量偏差小于0.04 dB,实现了较好的等效一致性。

一种新型小型化宽带平面全向天线

在传统圆形单极子平面天线的基础上引入了Wilkinson功分器、渐变型微带馈线和瓶状接地板结构,设计了一款3.4~7.4 GHz频段的新型小型化宽带平面全向天线.通过引入Wilkinson功分器来改善天线方向图不圆度,较好地实现全向辐射;天线背面采用瓶状结构的金属接地板,达到了良好的阻抗匹配效果.结果表明:该平面全向天线驻波比小于2的阻抗带宽为4 GHz,中心频点5.4 GHz处的增益为3.35 dB,中心频点5.4 GHz在天线辐射方向的不圆度小于3.50 dB,整个阻抗带宽内的增益为2.3~3.35 dB,仿真结果与实测结果基本吻合.

某导航终端芯片传导敏感度测试研究

对某导航终端导航芯片进行了传导敏感度测试研究。通过电流注入探头把连续波干扰信号耦合到电源端口,然后观测信号输出管脚的时域信号及导航分析软件的分析结果来判定导航芯片是否敏感。通过对电流注入探头进行S参数校准分析精确得出注入到电源端口的干扰信号幅值。通过该测试方法得到芯片电源端口10 k Hz^400 MHz的敏感度曲线。通过研究发现敏感度曲线与电源端口和信号输出端口的插入损耗趋势一致,验证了测试结果与校准方法的正确性。该测试的扩展不确定度小于CISPR规定值,该测试方法可为导航芯片级传导敏感度测试中出现的敏感现象提供判定依据。