基于波形测试的异质结双极型晶体管器件负载失配影响分析

大功率电磁脉冲冲击下,射频集成微系统内部容易产生负载失配问题,严重者可能导致系统失效甚至损毁。采用实时的波形测试方法,对射频器件的负载失配进而导致器件损毁的机理进行了分析。该方法以矢量网络分析仪作为主要测试仪器,结合回波信号注入和相位参考模块获得待测器件实时电压电流波形,进而分析其负载失配影响机制。采用有源负载牵引技术模拟大功率耦合电磁脉冲注入,进行了电压驻波比39∶1的失配测试,大幅提升了测试范围。创新性地采用了谐波信号源注入模拟杂散谐波电磁干扰,评估器件的谐波阻抗失配特性。通过实际异质结双极型晶体管(HBT)器件测试的结果表明,基波的失配会造成负载端电压过大,增加器件的易损性;基波和谐波频率的干扰分量组合使得输出电压瞬态峰值升高,造成器件的损毁。在进行电磁安全防护时,应同时考虑基波和谐波频率的防护。

电离辐射前后双极型晶体管统计特性

双极型晶体管性能统计分布在电离辐射之后会发生变化,从辐射前对称的正态分布转化为辐射后非对称的对数正态分布,这一统计特性转化缺乏清晰的物理图像。为了从微观机理层次解释这一转化过程,通过大样本定制晶体管电离辐射效应实验,获得基极电流、界面陷阱电荷辐射前后的统计特性,发现两者统计特性转化具有一致性。基于基极电流的解析物理模型分析发现辐射前后基极电流统计特性转化源自于界面陷阱电荷统计特性转化,并基于中心极限定理给出了界面陷阱电荷辐射前后统计特性转化的物理解释,即界面缺陷面密度的分散性转化源于多个随机变量以乘积形式实现界面缺陷物理过程。

双极型晶体管PN结电容温度特性研究

以轨道电路系统中常用某型号双极型晶体管为对象,结合轨道电路系统信号特点,研究环境温度对其P N结电容的影响规律。研究发现,该款晶体管基极-发射极与基极-集电极P N结电容变化规律基本一致,即随外加电场增加P N结,电容值也随之增加,且由势垒电容逐渐向扩散电容转变。当外加电场低于内建电场时,PN结电容值随环境温度升高而增加;当外加电场高于内建电场时,PN结电容值则随环境温度升高而逐渐减小。本研究对晶体管选型、维护及故障失效分析具有实际工程价值。

双极型晶体管在强电磁脉冲作用下的瞬态响应

利用时域有限差分法,对双极型晶体管在强电磁脉冲作用下的瞬态响应进行了2维数值模拟,分析了器件烧毁过程中电场、电流密度、温度等参数的分布及变化情况,分别观察了低电压和高电压脉冲作用下烧毁过程中热点的形成过程,并得到了器件烧毁所需时间以及能量与脉冲电压幅度之间的关系.在电压脉冲较低时,烧毁点位于通道中靠近集电极的位置,当脉冲电压达到一定幅度的时候,由于发射极与集电极之间发生雪崩击穿,基极和发射极之间电势会抬高,从而引起基极和发射极之间的击穿,形成新的热点,并在电压幅度约高于100V的情况下会率先达到烧毁温度.随着脉冲电压幅度的增高,晶体管烧毁所需时间呈负指数减少,而所需能量在55～100V之间接近于线性增长,直到电压幅度约高于100V时才开始减少.

双极型晶体管损坏与强电磁脉冲注入位置的关系

利用时域有限差分法,对双极型晶体管(BJT)在强电磁脉冲作用下的瞬态响应进行了2维数值模拟,研究了电磁脉冲从不同极板注入时BJT的响应情况,根据温度分布的集中程度分析了发生烧毁的难易程度。模拟得出:发射极注入最容易导致烧毁,集电极注入次之,基极注入相对不易导致烧毁;发射极注入烧毁所消耗能量随着脉冲电压上升而下降,到30 V以后基本与电压的升高无关,集电极注入烧毁所消耗的能量则随着电压上升而上升,到100 V以后由于BE结上热点的出现而开始下降。

基极注入强电磁脉冲对双极型晶体管的作用

空间电磁脉冲注入硅双极型晶体管后可能会导致晶体管烧毁。借助2维数值仿真和理论分析研究了基极注入短电磁脉冲对双极型晶体管的作用,得出结论:晶体管的热斑位于基极边缘,由于该点既是电场峰所在,又是电流最密集之处,热量产生集中,因此基极注入脉冲使晶体管烧毁所需的能量比其它两电极注入要少;在基极注入短脉冲作用下,晶体管烧毁所需能量几乎不随脉冲宽度变化;烧毁所需脉冲功率近似与脉冲宽度成反比。

双极型晶体管模型参数提取的组合优化算法

本文讨论双极型晶体管（ＢＪＴ）器件模型参数提取的最优化方法，提出了一种解决全局最优的组合算法，与通常的Ｇａｕｓｓ－Ｎｅｗｔｏｎ法相比，其突出的优点是：在计算过程中只需计算目标函数值，不必计算目标函数的梯度，所获得的解的全局最优性也较好．本文所提出的方法在全局搜索的基础上还同时解决了初值选择与迭代策略，是一种简便、高效的全局优化算法．

外电路在电磁脉冲对双极型晶体管作用过程中的影响

借助自主开发的2维半导体器件-电路联合仿真器,研究了电磁脉冲从发射极注入双极型晶体管时,外电路的影响,分析了共基极接法晶体管的电流分配系数,然后在此基础上研究了3种典型外电路元件的影响。结果表明:当脉冲从发射极注入时,基极外接电阻对器件烧毁过程影响不大;集电极外接正电压源等效于削减电磁脉冲的幅度,有延缓器件烧毁的作用;集电极外接电阻能明显提高器件对电磁脉冲的耐受性。

双极型晶体管电流增益温度特性的研究

修正了电流增益表达式。对样品3DK105B在不同温度点下进行测试分析。考虑样品理想因子n随温度的变化、VBE随温度的变化,以及禁带宽度随温度变化对电流增益的影响,对电流增益表达式进行了修正,使修正后的结果更加接近实际测试结果。

双极型晶体管温度特性的Multisim仿真研究

基于Multisim仿真分析,研究了双极型晶体管参数的温度特性。通过数据仿真和曲线拟合得到了双极型晶体管参数温度特性近似方程。分析了2种不同偏置的电压放大电路的温度性能,为掌握电路系统的温度漂移,优化系统性能提供设计依据。

微波脉冲对硅基双极型晶体管的损伤特性

利用微波脉冲注入实验平台,对硅基双极型晶体管低噪声放大器进行了损伤效应实验。在微波脉冲对硅基双极型晶体管低噪声放大器损伤的失效分析中,当低噪声放大器增益下降大于10d B时,发现硅基双极型晶体管出现了永久损伤。通过对比测量硅基双极型晶体管损伤前后的电特性以及利用扫描电子显微镜观测损伤后晶体管的微观特性发现:硅基双极型晶体管被微波脉冲损伤后,基区的硅材料烧蚀导致发射结和集电结短路,不再具有PN结特性,导致器件失效。

双极型压控晶体管模型及原理

本文提出一种新的双极型压控晶体管模型，并说明其工作原理。这种器件有两种载流子参与导电，有较大的电流密度和功率，导电能力又受电压控制，具有较大的输入阻抗，兼有双极器件和MOS场效应器件的特点。

双极型晶体管EM大信号模型参数提取方法探讨

集成电路设计过程中离不开计算机模拟,模拟的精确度不仅与器件模型本身有关,还与给定的器件模型参数值是否正确密切有关,所以准确地提取器件的模型参数显得至关重要。双极型晶体管是集成电路中重要组成单元,为提高学生对集成电路设计中对晶体管单元的参数含义的全面深刻认识,在介绍了双极型晶体管各种模型参数的基础上,分析了三极管EM模型参数的相关公式;并讨论了其模型参数提取的简单易行的方法;最后介绍了参数提取的实验设备和仪器、实验方法和实验手段。该实验方法可以帮助学生掌握双极型晶体管模型参数的提取,同时可以加深学生对双极型晶体管模型参数物理意义的理解。

双极型静电感应晶体管的开关特性

根据双极型静电感应晶体管的通断特性,提出了开关特性的测试方法。测试和给出了GJI2D双极型静电感应晶体管的开关参数、曲线和反偏参数。将GJI2D与国外的双极型晶体管和功率场效应管进行了比较。

基极注入HPM导致的双极型晶体管失效分析

为了研究高功率微波对双极型晶体管的作用,在双极型晶体管基极直接注入高功率微波效应实验现象的基础上,建立了高功率微波作用于双极型器件的物理过程与模型,并通过器件仿真,分析确定了高功率微波引起器件失效的主要原因是:高功率微波产生的感应电压脉冲,引起双极型器件基区烧毁形成熔丝和产生大量缺陷.基区烧毁面积与缺陷数量随高功率微波作用的时间和功率的增大而增大,不同的烧毁面积引起失效器件的直流特性将发生变化.器件仿真与实验结果能较好吻合,验证了文中结论.

双极型晶体管GP模型参数自动提取系统

在叙述晶体管模型参数提取原理的基础上，着重介绍了自制晶体管ＧＰ模型参数自动提取系统的工作原理．该系统通过计算机控制实现数据自动采集、采用模型参数总体优化提取方法提取晶体管ＧＰ模型参数．运用该系统对ＭＪＥ１３００５晶体管进行参数提取及ＰＳＰＩＣＥ模拟。

低温下双极型晶体管电流增益和基区杂质浓度的新关系

近年来,低温(77K)微电子器件和电路的研究得到了国际上广泛重视,已成为半导体学科十分重要和活跃的领域之一.本文建立了低温下双极型晶体管电流增益和基区杂质浓度的新关系,这将成为低温双极型晶体管设计的重要理论依据.以n^+pn型晶体管为例进行分析,当基区杂质浓度N_B小于N_0=1×10^(17)cm^(-3)时,基区中无禁带变窄效应的存在,此时电流增益H_(FE)将随基区杂质浓度N_B上升而下降.

高性能双极型集成电路晶体管

本文讨论作为集成电路元件的高性能双极型晶体管的现状和有关的工艺问题。

硅锗基区异质结双极型晶体管的研究进展

本文综述了SiGe-HBT工艺及性能研究的最新进展,提出了若干重要的研究课题.

双极型静电感应晶体管动态性能的物理研究

双极型静电感应晶体管动态性能的研究体现在对动态参数的分析上,本文对开关特性,容量,量及开关损耗等动态参数进行了详细分析,从物理的角度阐述了这几个动态参数的意义,对实际应用有指导作用。