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Sensitivity of heavy-ion-induced single event burnout in SiC MOSFET
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作者 张鸿 郭红霞 +5 位作者 张凤祁 潘霄宇 柳奕天 顾朝桥 琚安安 欧阳晓平 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第1期652-657,共6页
The energy deposition and electrothermal behavior of SiC metal-oxide-semiconductor field-effect transistor(MOSFET)under heavy ion radiation are investigated based on Monte Carlo method and TCAD numerical simulation.Th... The energy deposition and electrothermal behavior of SiC metal-oxide-semiconductor field-effect transistor(MOSFET)under heavy ion radiation are investigated based on Monte Carlo method and TCAD numerical simulation.The Monte Carlo simulation results show that the density of heavy ion-induced energy deposition is the largest in the center of the heavy ion track.The time for energy deposition in SiC is on the order of picoseconds.The TCAD is used to simulate the single event burnout(SEB)sensitivity of SiC MOSFET at four representative incident positions and four incident depths.When heavy ions strike vertically from SiC MOSFET source electrode,the SiC MOSFET has the shortest SEB time and the lowest SEB voltage with respect to direct strike from the epitaxial layer,strike from the channel,and strike from the body diode region.High current and strong electric field simultaneously appear in the local area of SiC MOSFET,resulting in excessive power dissipation,further leading to excessive high lattice temperature.The gate-source junction area and the substrate-epitaxial layer junction area are both the regions where the SiC lattice temperature first reaches the SEB critical temperature.In the SEB simulation of SiC MOSFET at different incident depths,when the incident depth does not exceed the device's epitaxial layer,the heavy-ion-induced charge deposition is not enough to make lattice temperature reach the SEB critical temperature. 展开更多
关键词 SiC MOSFET Monte Carlo method TCAD single event burnout lattice temperature
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基于衬底材料优化的抗辐射功率器件SEB加固技术
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作者 徐政 郑若成 +3 位作者 吴素贞 徐海铭 廖远宝 唐新宇 《电子与封装》 2023年第4期69-74,共6页
在外延层和衬底之间增加缓冲层能够提高器件的二次击穿电压,从而提高器件的单粒子烧毁(SEB)阈值电压。仿真对比了抗辐射加固纵向扩散金属氧化物场效应管(VDMOS)的单层缓冲层和掺杂线性梯度变化缓冲层的二次击穿特性和电场分布。在掺杂... 在外延层和衬底之间增加缓冲层能够提高器件的二次击穿电压,从而提高器件的单粒子烧毁(SEB)阈值电压。仿真对比了抗辐射加固纵向扩散金属氧化物场效应管(VDMOS)的单层缓冲层和掺杂线性梯度变化缓冲层的二次击穿特性和电场分布。在掺杂突变的缓冲层/N^(+)衬底界面位置,线性缓冲层的电场为1.7×10^(5)V/cm,单层缓冲层的电场为2.4×10^(5)V/cm。^(181)Ta粒子辐射试验验证了掺杂线性梯度变化缓冲层的SEB阈值电压优于单层缓冲层,线性缓冲层样品的SEB阈值电压大于250 V,单层缓冲层样品的SEB阈值电压为150~200 V。 展开更多
关键词 功率VDMOS seb 缓冲层 抗辐射加固
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Experiment and simulation on degradation and burnout mechanisms of SiC MOSFET under heavy ion irradiation 被引量:2
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作者 张鸿 郭红霞 +9 位作者 雷志锋 彭超 张战刚 陈资文 孙常皓 何玉娟 张凤祁 潘霄宇 钟向丽 欧阳晓平 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第2期525-534,共10页
Experiments and simulation studies on 283 MeV I ion induced single event effects of silicon carbide(SiC) metal–oxide–semiconductor field-effect transistors(MOSFETs) were carried out. When the cumulative irradiation ... Experiments and simulation studies on 283 MeV I ion induced single event effects of silicon carbide(SiC) metal–oxide–semiconductor field-effect transistors(MOSFETs) were carried out. When the cumulative irradiation fluence of the SiC MOSFET reached 5×10^(6)ion·cm^(-2), the drain–gate channel current increased under 200 V drain voltage, the drain–gate channel current and the drain–source channel current increased under 350 V drain voltage. The device occurred single event burnout under 800 V drain voltage, resulting in a complete loss of breakdown voltage. Combined with emission microscope, scanning electron microscope and focused ion beam analysis, the device with increased drain–gate channel current and drain–source channel current was found to have drain–gate channel current leakage point and local source metal melt, and the device with single event burnout was found to have local melting of its gate, source, epitaxial layer and substrate. Combining with Monte Carlo simulation and TCAD electrothermal simulation, it was found that the initial area of single event burnout might occur at the source–gate corner or the substrate–epitaxial interface, electric field and current density both affected the lattice temperature peak. The excessive lattice temperature during the irradiation process appeared at the local source contact, which led to the drain–source channel damage. And the excessive electric field appeared in the gate oxide layer, resulting in drain–gate channel damage. 展开更多
关键词 heavy ion silicon carbide metal–oxide–semiconductor field-effect transistors(SiC MOSFET) drain–gate channel drain–source channel single event burnout TCAD simulation
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SiC MOSFET的质子单粒子效应
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作者 史慧琳 郭刚 +4 位作者 张峥 李府唐 刘翠翠 张艳文 殷倩 《半导体技术》 CAS 北大核心 2024年第7期654-659,共6页
SiC金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)在深空探测领域具有广阔的应用前景,但空间质子引发的单粒子效应(SEE)对航天器稳定运行造成了严重威胁。对平面栅结构与非对称沟槽栅结构的SiC MOSFET进行了能量为70、100与200 MeV的质子辐照... SiC金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)在深空探测领域具有广阔的应用前景,但空间质子引发的单粒子效应(SEE)对航天器稳定运行造成了严重威胁。对平面栅结构与非对称沟槽栅结构的SiC MOSFET进行了能量为70、100与200 MeV的质子辐照实验。实验结果表明,两种SiC MOSFET的单粒子烧毁(SEB)阈值电压均大于额定漏源电压的75%;SEB阈值电压随质子能量升高而降低。对两种器件进行辐照后栅应力测试发现,两种结构的器件由于沟道不同而对栅应力的响应存在差异;不同的质子能量会在栅极引入不同程度的辐射损伤,低能质子更容易在栅氧化层发生碰撞而引入氧化物潜在损伤。该研究可为揭示SiC MOSFET质子SEE机理和评估抗辐射能力提供参考。 展开更多
关键词 碳化硅(SiC) 金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET) 单粒子效应(SEE) 单粒子烧毁(seb) 电离效应 辐射损伤
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功率MOSFET抗单粒子加固技术研究
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作者 陈宝忠 宋坤 +7 位作者 王英民 刘存生 王小荷 赵辉 辛维平 杨丽侠 邢鸿雁 王晨杰 《集成电路与嵌入式系统》 2024年第3期19-22,共4页
针对功率MOSFET的单粒子效应(SEE)开展了工艺加固技术研究,在单粒子烧毁(SEB)加固方面采用优化的体区掺杂工艺,有效降低了寄生双极晶体管(BJT)增益,抑制了单粒子辐照下的电流正反馈机制。在单粒子栅穿(SEGR)加固方面,通过形成缓变掺杂... 针对功率MOSFET的单粒子效应(SEE)开展了工艺加固技术研究,在单粒子烧毁(SEB)加固方面采用优化的体区掺杂工艺,有效降低了寄生双极晶体管(BJT)增益,抑制了单粒子辐照下的电流正反馈机制。在单粒子栅穿(SEGR)加固方面,通过形成缓变掺杂的外延缓冲层来降低纵向电场梯度,减弱了非平衡载流子在栅敏感区的累积,并开发了台阶栅介质结构提升栅敏感区的临界场强。实验结果表明,经过加固的功率MOSFET在满额漏源工作电压和15 V栅源负偏电压的偏置条件下,单粒子烧毁和栅穿LET值大于75 MeV·cm^(2)/mg。在相同辐照条件下,加固器件的栅源负偏电压达到15~17 V,较加固前的7~10 V有显著提升。 展开更多
关键词 功率MOSFET 单粒子效应 抗辐射加固 单粒子烧毁 单粒子栅穿
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双沟槽SiC金属-氧化物-半导体型场效应管重离子单粒子效应
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作者 李洋帆 郭红霞 +6 位作者 张鸿 白如雪 张凤祁 马武英 钟向丽 李济芳 卢小杰 《物理学报》 SCIE EI CSCD 北大核心 2024年第2期234-241,共8页
本文针对第四代双沟槽型碳化硅场效应晶体管升展了不同源漏偏置电压下208 MeV锗离子辐照实验,分析了器件产生单粒子效应的物理机制.实验结果表明,辐照过程中随着初始偏置电压的增大,器件漏极电流增长更明显;在偏置电压为400 V时,重离子... 本文针对第四代双沟槽型碳化硅场效应晶体管升展了不同源漏偏置电压下208 MeV锗离子辐照实验,分析了器件产生单粒子效应的物理机制.实验结果表明,辐照过程中随着初始偏置电压的增大,器件漏极电流增长更明显;在偏置电压为400 V时,重离子注量达到9×10^(4)ion/cm^(2),器件发生单粒子烧毁,在偏置电压为500 V时,重离子注量达到3×10^(4)ion/cm^(2),器件发生单粒子烧毁,单粒子烧毁阈值电压在器件额定工作电压的34%(400 V)以下.对辐照后器件进行栅特性测试,辐照过程中偏置电压为100 V的器件泄漏电流无明显变化;200 V和300 V时,器件的栅极泄漏电流和漏极泄漏电流都增大.结合TCAD仿真模拟进一步分析器件单粒子效应微观机制,结果表明在低偏压下,泄漏电流增大是因为电场集中在栅氧化层的拐角处,导致了氧化层的损伤;在高偏压下,辐照过程中N-外延层和N+衬底交界处发生的电场强度增大,引起显著的碰撞电离,由碰撞电离产生的局域大电流密度导致晶格温度超过碳化硅的熔点,最终引起单粒子烧毁. 展开更多
关键词 双沟槽SiC金属-氧化物-半导体型场效应管 重离子辐照 单粒子烧毁
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功率VDMOS器件抗SEB/SEGR技术研究进展 被引量:4
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作者 唐昭焕 杨发顺 +2 位作者 马奎 谭开洲 傅兴华 《微电子学》 CSCD 北大核心 2017年第3期401-405,共5页
针对功率VDMOS器件抗单粒子辐射加固技术在空间辐射环境下的要求,从重粒子对VDMOS器件的辐射机理及作用过程出发,归纳出功率VDMOS器件抗单粒子辐射加固的三类技术:屏蔽技术、复合技术和增强技术。综述了国内外功率VDMOS器件这三类抗单... 针对功率VDMOS器件抗单粒子辐射加固技术在空间辐射环境下的要求,从重粒子对VDMOS器件的辐射机理及作用过程出发,归纳出功率VDMOS器件抗单粒子辐射加固的三类技术:屏蔽技术、复合技术和增强技术。综述了国内外功率VDMOS器件这三类抗单粒子辐射加固技术的研究进展,为半导体器件抗单粒子辐射加固技术研究提供了参考。 展开更多
关键词 功率VDMOS 单粒子烧毁 单粒子栅穿 加固技术
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高海拔地区晶闸管宇宙射线失效等效加速试验研究
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作者 李尧圣 张进 +5 位作者 陈中圆 李金元 王忠明 刘杰 梁红胜 彭超 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期682-690,I0021,共10页
大气环境中的高能中子、γ射线和电磁脉冲以及空间辐射环境中的高能电子和质子等,都能造成半导体材料性质变化和器件性能蜕变以至失效,而在大气层内宇宙射线引起功率器件失效的主要原因是高能中子导致的单粒子烧毁(single event burnout... 大气环境中的高能中子、γ射线和电磁脉冲以及空间辐射环境中的高能电子和质子等,都能造成半导体材料性质变化和器件性能蜕变以至失效,而在大气层内宇宙射线引起功率器件失效的主要原因是高能中子导致的单粒子烧毁(single event burnout,SEB)。白鹤滩—江苏±800 kV特高压直流输电工程布拖换流站位于北纬27°,东经102°,海拔2500 m。中子通量是水平面4倍以上,将导致器件的失效率大幅上升。为验证工程中8.5 kV晶闸管在额定条件下的失效率不超过100FIT,该文采用200 MeV质子源进行辐照加速试验,根据当地大气中子通量核算中子总注量,对比研究不同电压、温度对晶闸管失效率的影响规律,试验结果给出晶闸管在高海拔地区宇宙射线SEB平均失效率,为换流阀中晶闸管工作电压设计提供依据。 展开更多
关键词 宇宙射线 高能中子 单粒子烧毁 平均失效率
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Simulation study on single event burnout in linear doping buffer layer engineered power VDMOSFET 被引量:2
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作者 贾云鹏 苏洪源 +2 位作者 金锐 胡冬青 吴郁 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 2016年第2期90-93,共4页
The addition of a buffer layer can improve the device's secondary breakdown voltage, thus, improving the single event burnout (SEB) threshold voltage. In this paper, an N type linear doping buffer layer is proposed... The addition of a buffer layer can improve the device's secondary breakdown voltage, thus, improving the single event burnout (SEB) threshold voltage. In this paper, an N type linear doping buffer layer is proposed. According to quasi-stationary avalanche simulation and heavy ion beam simulation, the results show that an op- timized linear doping buffer layer is critical. As SEB is induced by heavy ions impacting, the electric field of an optimized linear doping buffer device is much lower than that with an optimized constant doping buffer layer at a given buffer layer thickness and the same biasing voltages. Secondary breakdown voltage and the parasitic bipolar turn-on current are much higher than those with the optimized constant doping buffer ~ayer. So the linear buffer layer is more advantageous to improving the device's SEB performance. 展开更多
关键词 single event burnout (seb quasi-static avalanche linear doping buffer layer heavy ion Au beam
原文传递
功率MOSFET抗SEB能力的二维数值模拟 被引量:4
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作者 高一星 胡冬青 +1 位作者 贾云鹏 吴郁 《电力电子技术》 CSCD 北大核心 2012年第1期114-116,共3页
在分析了单粒子烧毁(SEB)物理机制及相应仿真模型的基础上,研究了无缓冲层MOSFET准静态击穿特性曲线,明确了影响器件抗SEB能力的参数及决定因素。仿真研究了单缓冲层结构MOSFET,表明低掺杂缓冲层可提高器件负阻转折临界电流,高掺杂缓冲... 在分析了单粒子烧毁(SEB)物理机制及相应仿真模型的基础上,研究了无缓冲层MOSFET准静态击穿特性曲线,明确了影响器件抗SEB能力的参数及决定因素。仿真研究了单缓冲层结构MOSFET,表明低掺杂缓冲层可提高器件负阻转折临界电流,高掺杂缓冲层可改善器件二次击穿电压,据此提出一种多缓冲层结构,通过优化掺杂浓度和厚度,使器件的抗SEB能力得到了显著提高。仿真结果显示,采用三缓冲层结构,二次击穿电压近似为无缓冲结构的3倍,负阻转折临界电流提高近30倍。 展开更多
关键词 金属氧化物场效应晶体管:单粒子烧毁 二维数值模拟
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高LET值的获得及在SEB效应研究中的应用 被引量:1
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作者 李志常 李淑媛 +4 位作者 刘建成 郭继宇 赵葵 曹洲 杨世宇 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期453-458,共6页
在HI 13串列加速器上,为满足单粒子效应研究对更大的线性能量转移(LET)值的要求,发展了高剥离态离子的加速与引出技术,及0°束 Q3D磁谱仪焦面辐照方法。已得到的LET值为86 7MeV/mg/cm2(45°倾斜入射,在Si中射程R~20μm),束斑在... 在HI 13串列加速器上,为满足单粒子效应研究对更大的线性能量转移(LET)值的要求,发展了高剥离态离子的加速与引出技术,及0°束 Q3D磁谱仪焦面辐照方法。已得到的LET值为86 7MeV/mg/cm2(45°倾斜入射,在Si中射程R~20μm),束斑在Φ10到Φ50和注量率从几十到5×104·sec-1·cm-2之间可调。论文详述了这一特殊方法成功应用于MOSFET功率管的单离子烧毁效应实验。 展开更多
关键词 串列加速器 高剥离态 抗辐射加固 磁谱仪 烧毁效应
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NLDMOS器件单粒子效应及Nbuffer加固
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作者 杨强 葛超洋 +2 位作者 李燕妃 谢儒彬 洪根深 《集成电路与嵌入式系统》 2024年第3期13-18,共6页
提出了一种漂移区具有Nbuffer结构的N型横向扩散金属氧化物半导体(NLDMOS)结构,以提高器件抗单粒子烧毁(single-event burnout,SEB)能力。通过TCAD仿真验证了该结构的电学和抗单粒子特征。在不改变器件性能的前提下,18 V NLDMOS SEB触... 提出了一种漂移区具有Nbuffer结构的N型横向扩散金属氧化物半导体(NLDMOS)结构,以提高器件抗单粒子烧毁(single-event burnout,SEB)能力。通过TCAD仿真验证了该结构的电学和抗单粒子特征。在不改变器件性能的前提下,18 V NLDMOS SEB触发电压由22 V提高到32 V,达到理论最大值,即器件雪崩击穿电压。具有Nbuffer结构的NLDMOS器件可以抑制单粒子入射使得器件寄生三极管开启时的峰值电场转移,避免器件雪崩击穿而导致SEB。此外,对于18~60 V NLDMOS器件的SEB加固,Nbuffer结构依然适用。 展开更多
关键词 LDMOS 单粒子烧毁 Nbuffer 抗辐射加固 TCAD
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评价功率VDMOS器件SEB效应的畸变NPN模型
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作者 冯筱佳 唐昭焕 +1 位作者 杨发顺 马奎 《微电子学》 CAS 北大核心 2020年第2期236-240,共5页
构建了一个半径为0.05μm的圆柱体,用于模拟单粒子辐射功率VDMOS器件的粒子径迹,且圆柱体内新生电子和新生空穴的数目沿圆柱体的半径方向呈高斯分布。考虑到功率VDMOS器件的SEB效应与寄生NPN具有直接关系,提出了一种畸变NPN模型,并通过... 构建了一个半径为0.05μm的圆柱体,用于模拟单粒子辐射功率VDMOS器件的粒子径迹,且圆柱体内新生电子和新生空穴的数目沿圆柱体的半径方向呈高斯分布。考虑到功率VDMOS器件的SEB效应与寄生NPN具有直接关系,提出了一种畸变NPN模型,并通过合理假设,推导出功率VDMOS器件在单粒子辐射下安全漏源偏置电压的解析式。结果表明,使用解析式计算得到的SEB阈值与TCAD仿真结果吻合较好。该模型可被广泛用于功率VDMOS器件SEB效应的分析和评价,为抗辐射功率VDMOS器件的选型及评价提供了一种简单和廉价的方法。 展开更多
关键词 功率VDMOS器件 单粒子烧毁 畸变NPN模型 耗尽区电场
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一种抗辐射Trench型N 30 V MOSFET器件设计
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作者 廖远宝 谢雅晴 《电子与封装》 2024年第5期72-78,共7页
由于Trench结构在降低元胞单元尺寸、提升沟道密度和消除JFET区电阻等方面的优势,Trench型MOSFET已广泛应用于低压产品领域。在研究抗辐射机理和抗辐射加固技术的基础上,设计了一款新型抗辐射Trench型N30VMOSFET器件。实验结果显示,产... 由于Trench结构在降低元胞单元尺寸、提升沟道密度和消除JFET区电阻等方面的优势,Trench型MOSFET已广泛应用于低压产品领域。在研究抗辐射机理和抗辐射加固技术的基础上,设计了一款新型抗辐射Trench型N30VMOSFET器件。实验结果显示,产品击穿电压典型值达42V,特征导通电阻为51mΩ·mm^(2)。在^(60)Co γ射线100krad(Si)条件下,器件阈值电压漂移仅为-0.3V,漏源漏电流从34nA仅上升到60nA。采用能量为2006MeV、硅中射程为116μm、线性能量传输(LET)值为75.4MeV·cm^(2)/mg的^(118)Ta离子垂直入射该器件,未发生单粒子事件。 展开更多
关键词 总剂量 单粒子烧毁 单粒子栅穿 MOSFET TRENCH
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功率VDMOS器件的SEB致SEGR效应研究 被引量:1
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作者 张小林 严晓洁 唐昭焕 《微电子学》 CAS 北大核心 2020年第3期416-420,共5页
功率VDMOS器件是航天器电源系统配套的核心元器件之一,在重粒子辐射下会发生单粒子烧毁(SEB)和单粒子栅穿(SEGR)效应,严重影响航天器的在轨安全运行。本文在深入分析其单粒子损伤机制及微观过程的基础上,发现了功率VDMOS器件在重粒子辐... 功率VDMOS器件是航天器电源系统配套的核心元器件之一,在重粒子辐射下会发生单粒子烧毁(SEB)和单粒子栅穿(SEGR)效应,严重影响航天器的在轨安全运行。本文在深入分析其单粒子损伤机制及微观过程的基础上,发现了功率VDMOS器件在重粒子辐射下存在SEBIGR效应,并在TCAD软件和^181Ta粒子辐射试验中进行了验证。引起该效应的物理机制是,重粒子触发寄生三极管,产生瞬时大电流,使得硅晶格温度升高,高温引起栅介质层本征击穿电压降低,继而触发SEGR效应。SEBIGR效应的发现为深入分析功率MOSFET器件的单粒子辐射效应奠定了理论基础。 展开更多
关键词 功率VDMOS器件 单粒子烧毁 单粒子栅穿 sebIGR效应
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Equivalent properties of single event burnout induced by different sources 被引量:1
16
作者 杨世宇 曹洲 +1 位作者 达道安 薛玉雄 《Chinese Physics C》 SCIE CAS CSCD 2009年第5期369-373,共5页
The experimental results of single event burnout induced by heavy ions and 252Cf fission fragments in power MOSFET devices have been investigated. It is concluded that the characteristics of single event burnout induc... The experimental results of single event burnout induced by heavy ions and 252Cf fission fragments in power MOSFET devices have been investigated. It is concluded that the characteristics of single event burnout induced by 252Cf fission fragments is consistent to that in heavy ions. The power MOSFET in the "turn-off" state is more susceptible to single event burnout than it is in the "turn-on" state. The thresholds of the drain-source voltage for single event burnout induced by 173 MeV bromine ions and ^252Cf fission fragments are close to each other, and the burnout cross section is sensitive to variation of the drain-source voltage above the threshold of single event burnout. In addition, the current waveforms of single event burnouts induced by different sources are similar. Different power MOSFET devices may have different probabilities for the occurrence of single event burnout. 展开更多
关键词 single event effect single event burnout power MOSFET radiation sources
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Single-event burnout hardening of planar power MOSFET with partially widened trench source 被引量:1
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作者 Jiang Lu Hainan Liu +5 位作者 Xiaowu Cai Jiajun Luo Bo Li Binhong Li Lixin Wang Zhengsheng Han 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 2018年第3期44-49,共6页
We present a single-event burnout(SEB) hardened planar power MOSFET with partially widened trench sources by three-dimensional(3 D) numerical simulation. The advantage of the proposed structure is that the work of... We present a single-event burnout(SEB) hardened planar power MOSFET with partially widened trench sources by three-dimensional(3 D) numerical simulation. The advantage of the proposed structure is that the work of the parasitic bipolar transistor inherited in the power MOSFET is suppressed effectively due to the elimination of the most sensitive region(P-well region below the N+ source). The simulation result shows that the proposed structure can enhance the SEB survivability significantly. The critical value of linear energy transfer(LET),which indicates the maximum deposited energy on the device without SEB behavior, increases from 0.06 to0.7 p C/μm. The SEB threshold voltage increases to 120 V, which is 80% of the rated breakdown voltage. Meanwhile, the main parameter characteristics of the proposed structure remain similar with those of the conventional planar structure. Therefore, this structure offers a potential optimization path to planar power MOSFET with high SEB survivability for space and atmospheric applications. 展开更多
关键词 planar power MOSFETs single-event burnout(seb parasitic bipolar transistor second breakdown voltage
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30 V NLDMOS结构优化及SEB能力提高 被引量:6
18
作者 李燕妃 吴建伟 +1 位作者 顾祥 洪根深 《电子与封装》 2018年第10期36-39,共4页
随着空间技术和核技术的快速发展,越来越多的先进半导体器件应用于军事和航天电子系统。利用TCAD模拟仿真软件,设计一种抗辐射加固30 V N型LDMOS器件结构,开展LDMOS器件的单粒子烧毁效应(SEB)研究。诱发单粒子烧毁效应源于N型MOSFET器... 随着空间技术和核技术的快速发展,越来越多的先进半导体器件应用于军事和航天电子系统。利用TCAD模拟仿真软件,设计一种抗辐射加固30 V N型LDMOS器件结构,开展LDMOS器件的单粒子烧毁效应(SEB)研究。诱发单粒子烧毁效应源于N型MOSFET器件中的寄生NPN三极管在光电流作用下开启并维持工作。从版图设计和工艺设计角度考虑提高器件的抗单粒子烧毁能力的因素,包括LDD浓度、LDD长度、P型埋层结构、工作电压和LET能量等。通过抗辐射设计和工艺加固,获得击穿电压34.6 V、导通电阻只有10.04 mΩ·mm^2的LDMOS器件,同时在工作电压30 V时,器件的抗单粒子烧毁能力达到100 MeV·cm^2/mg。 展开更多
关键词 TCAD 抗辐射加固 单粒子烧毁 P型埋层 LDMOS
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重离子引起SiC MOSFET栅氧化物潜在损伤研究
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作者 于庆奎 曹爽 +8 位作者 张琛睿 孙毅 梅博 王乾元 王贺 魏志超 张洪伟 张腾 柏松 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2254-2263,共10页
针对空间应用,开展SiC MOSFET单粒子效应试验研究。在加速器上用重离子辐照1200 V SiC MOSFET,离子线性能量传输(LET)在0.26~118 MeV·cm^(2)/mg之间,辐照中被试器件加50~600 V静态漏源偏置电压、栅源短接,实时测量电特性,进行辐照... 针对空间应用,开展SiC MOSFET单粒子效应试验研究。在加速器上用重离子辐照1200 V SiC MOSFET,离子线性能量传输(LET)在0.26~118 MeV·cm^(2)/mg之间,辐照中被试器件加50~600 V静态漏源偏置电压、栅源短接,实时测量电特性,进行辐照后栅应力(PIGS)测试。试验结果发现,50~100 V偏置电压下,离子引起瞬态电流,PIGS测试栅失效。分析认为离子引起栅氧化物潜在损伤,PIGS测试过程中,潜在损伤进一步退化导致栅失效。氧化物潜在损伤不仅与辐照偏置电压有关,还与入射离子LET和注量有关。PIGS测试需要的栅应力时间与潜在损伤程度有关,可超过300 s。并给出了电荷累积损伤模型。模型进行SiC MOSFET单粒子效应评估时,应考虑离子引起栅氧化物潜在损伤的影响,需根据轨道和任务周期确定试验离子注量,根据应用情况确定辐照偏置电压,并评估确定PIGS测试栅应力时间。 展开更多
关键词 SiC MOSFET 辐射效应 单粒子效应 单粒子烧毁 单粒子栅穿 潜在损伤 辐照后栅应力
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基于实验与仿真的SiC JFET单粒子效应研究
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作者 黎荣佳 贾云鹏 +6 位作者 周新田 胡冬青 吴郁 唐蕴 许明康 马林东 赵元富 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2304-2313,共10页
我国航天事业发展迅速,大型空间平台的建设以及高性能电推进系统的应用对功率半导体器件的性能提出了越来越高的要求。SiC高压功率器件抗辐射研究亟待突破。对SiC JFET器件施加不同的偏置电压,进行重离子辐照实验,实验表明,SiC JFET器... 我国航天事业发展迅速,大型空间平台的建设以及高性能电推进系统的应用对功率半导体器件的性能提出了越来越高的要求。SiC高压功率器件抗辐射研究亟待突破。对SiC JFET器件施加不同的偏置电压,进行重离子辐照实验,实验表明,SiC JFET器件存在与SiC MOSFET类似的单粒子漏电退化与单粒子烧毁2种失效模式,漏电退化程度与漏极偏置电压、重离子注量呈正相关。通过Sentaurus TCAD仿真研究,单粒子辐照之后分为2个阶段,第1阶段P^(+)栅极区与N-漂移区的PN结局部温度达到2500 K,热应力可能是造成漏电退化的原因;第2阶段N^(+)衬底和N-漂移区结处局部温度持续上升,超过SiC材料的升华温度,导致SiC JFET器件烧毁。该研究为SiC JFET器件的抗辐射加固与空间应用提供了一定的参考与支撑。 展开更多
关键词 SiC JFET 单粒子效应 单粒子烧毁 重离子辐照
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