基于PMOS的自取电直流固态断路器

相比传统机械式断路器,固态断路器(solid-state circuit breaker,SSCB)以其分断速度快、不产生电弧等优点,在直流电网中得以广泛关注。然而,固态断路器基于半导体开关器件,除功率电路外还需要额外的控制和驱动电路,这部分电路工作需要外接供电电源,提高了系统复杂程度,特别是在电网自身故障时,供电电源也可能不稳定,降低了固态断路器的可靠性。为此,提出了一种基于PMOS的自取电直流固态断路器,并分别通过仿真与实物样机证明了本固态断路器的可行性与有效性。实验结果表明,所提固态断路器在正常导通时,PMOS处于完全开通状态,不影响线路正常工作时的电压;在直流系统发生短路故障时,利用短路电流耦合能量在无需额外供电电源的前提下使得PMOS可靠关断,提升了系统的稳定性与可靠性,可以应用于直流微电网或者电池储能等场合,具有较好的应用前景。

基于单一PMOS差分对的轨到轨输入运算放大器设计

基于国内某CMOS工艺设计了一种单一PMOS差分对的轨到轨输入、恒跨导CMOS运算放大器。输入级电路采用折叠共源共栅结构,通过体效应动态调节输入管的阈值电压扩展共模输入范围到正负电源轨,恒定共模输入范围内的跨导,自级联电流镜有源负载将差分输入转换为单端输出;输出级电路采用AB类结构实现轨到轨输出,线性跨导环确定输出管的静态偏置电流。在5 V电源电压,2.5 V共模电压,1 MΩ负载条件下,经Spectre仿真验证,该运算放大器开环增益为119 dB,相位裕度为58°,共模输入范围为0.0027~4.995 V,共模范围内跨导变化小于3%,实现了轨到轨输入共模范围内的跨导恒定。

PMOS负偏压温度不稳定性的改善研究

阐述MOS器件的尺寸逐渐缩小,器件可靠性问题日益突出,特别是PMOS负偏压温度不稳定性(NBTI),逐渐成为影响器件可靠性的关键问题之一。探讨PMOS NBTI效应,设计一系列实验。结果表明,在PMOS源漏结形成过程中,增加F离子注入,以及引入拉应力的氮化硅刻蚀阻挡层,可以有效改善PMOS NBTI寿命。

一种高压PMOS器件低剂量辐照效应分析

对MOS器件总剂量辐照机理的研究,多从γ射线在SiO_2中产生电子-空穴对,以及γ射线作用在SiO_2-Si界面上产生新生界面态方面出发,分析γ射线对MOS器件的阈值影响,但很少分析γ射线对高压MOS器件漏源击穿电压的影响。文章针对低剂量γ射线对高压PMOS器件中漏源击穿电压的作用进行综合分析;重点研究了低剂量辐照情况下高压PMOS器件的漏源击穿电压特性相对于常规剂量辐照后的变化。研究表明:低剂量的γ射线会引起高压PMOS器件漏源发生严重漏电;高压PMOS器件版图设计不当时,长期的低剂量γ射线会引起高压CMOS集成电路发生功能失效的风险。

PMOS剂量计的退火特性

研究了 PMOS剂量计在不同温度和栅偏置下的辐照退火表现 .结果表明 :温度和退火偏置条件是影响初始退火速率和退火幅度的重要因素 ,较高退火温度下 ,退火速率高 ,幅度大 ;相同退火温度下 ,正偏置与负偏置相比有加速退火的作用 ,其退火幅度也较大 .在 1 80℃ ,零偏条件下获得了最快的 1 0 0 %的退火效果 ;

偏置对PMOS剂量计辐照响应的影响

研究了不同偏置条件对ＰＭＯＳ探头样品辐照响应的影响．在－ １～１ＭＶ／ｃｍ 的电场范围内，获得了偏置对ＰＭＯＳ剂量计辐照响应灵敏度和线性度的影响规律．利用“空穴陷阱薄层（Ｈｏｌｅ Ｔｒａｐｓ Ｓｈｅｅｔ）”模型，结合辐射感生界面电荷的栅偏置电场相关性，分析了实验结果．

pMOS场效应管的X射线和低能强电子束的瞬态电离辐照效应

对电离辐照敏感的厚氧化层ｐＭＯＳ场效应管进行了Ｘ射线和低能强流电子束的瞬态辐照实验；通过对阈电压漂移的跟踪监测，研究了ｐＭＯＳ场效应管的瞬态电离辐照效应。运用辐射感生氧化物、界面缺陷模型并结合ＭＯＳ器件寄生二极管等效电路模型解释了实验结果。

V_T 辐照模式 pMOS 剂量计的标定

对辐照偏置为阈值ＶＴ的ｐＭＯＳ剂量计进行了６０Ｃｏγ射线和６ＭｅＶ电子束的辐照标定，结果表明，在不低于１０２Ｇｙ（Ｓｉ）的剂量范围内，这种变化的负栅偏电压下工作的ｐＭＯＳ剂量计呈现出线性响应，其适用于空间环境的响应灵敏度为２０ｍＶ／Ｇｙ（Ｓｉ）。同时发现，对６０Ｃｏγ射线的响应灵敏度为对６ＭｅＶ电子束的１．３倍左右。对实验结果进行了分析，认为ｐＭＯＳ剂量计的响应灵敏度与粒子辐射的种类具有一定的依赖性，提出了剂量计对混合辐射场的标定方法。

pMOS剂量计的温度效应及其补偿探讨

利用恒流注入法和Ｉ－Ｖ测试方法研究了用于ｐＭＯＳ剂量计的国产ｐＭＯＳＲＡＤＦＥＴ的温度效应，结合ＭＯＳ晶体管阈值和电流－电压方程的理论公式推导分析了温度对阈电压、沟道载流子迁移率的影响，对“零温度系数点”从理论上进行了讨论，探讨了辐照对“零温度系数点”的影响。实验结果表明，采用“零温度系数”电流作为注入的恒流来测量栅源电压能提高剂量计电压读出的精度，起到对温度补偿的作用。

PMOS剂量计的剂量率效应

在不同剂量率的60Coγ辐照下，研究了PMOS剂量计阈值电压的响应关系。借助快速I—V亚阈分析技术，获得了辐射感生界面态对剂量率效应的贡献。结果表明，辐照响应有较明显的剂量率效应；主要表现为响应的拟合关系式△VT＝KDn中幂n的变化，在低剂量率区间内，n值较大，对应于辐射响应高灵敏度范围；当剂量率增大时，n值减小，响应灵敏度下降。讨论了克服剂量率效应影响其应用的办法。

PMOS辐照检测传感器

比较了常用的 3种辐照剂量计 ,并详细介绍了PMOS辐照检测传感器的优点、制备工艺、工作模式。

PMOS总剂量监测技术的卫星应用

利用 PMOS剂量计技术 ,研制出国产 PMOS剂量仪 ,随“实践五号”科学实验卫星升空 ,入轨后对卫星内部进行了电离辐射总剂量监测 .取得了卫星内部的总剂量深度分布结果 .介绍了 PMOS剂量仪的原理技术和飞行结果 .与国外同类监测设备在轨结果进行对比 ,介绍并讨论了该技术的研究发展方向和我国的空间应用展望。

PMOSFET动态NBTI效应的研究

负偏压温度不稳定性效应(NBTI)已经成为影响CMOS集成电路可靠性的一个关键因素,而动态应力条件下的NBTI效应对器件和电路的影响越来越受到关注。对PMOSFET的动态NBTI效应进行了系统介绍,讨论了动态应力条件下NBTI(DNBTI)效应和静态应力下NBTI(SNBTI)退化机理,综述了DNBTI效应的动态恢复机制以及影响因素,最后介绍了NBTI效应对电路的影响。随着器件尺寸的日益缩小,如何提高电路的可靠性变得日益重要,进一步研究NBTI效应对电路的影响从而进行NBTI电路级可靠性设计已成为集成电路设计关注的焦点。

深亚微米pMOS器件的HCI和NBTI耦合效应与物理机制

研究了深亚微米pMOS器件的热载流子注入(hot-carrier injection,HCI)和负偏压温度不稳定效应(negative bias temperature instability,NBTI)的耦合效应和物理机制.器件在室温下的损伤特性由HCI效应来控制.高温条件下,器件受到HCI和NBTI效应的共同作用,二者的混合效应表现为NBTI不断增强的HCI效应.在HCI条件下器件的阈值电压漂移依赖沟道长度,而NBTI效应中器件的阈值电压漂移与沟道长度无关,给出了分解HCI和NBTI耦合效应的方法.

基于PMOS型固态功率电子开关的宇航智能配电系统研究

针对当前使用NMOS固态功率电子开关的载人航天器智能配电系统存在NOMS隔离驱动控制电路占用大量硬件资源,且不能满足能源系统自主健康管理遥测信息采集需求的问题,文中提出了一种基于PMOS固态功率电子开关构建的智能配电系统设计方案。相对于NMOS,PMOS用于正线开关的非隔离驱动特性避免了配置隔离控制电路带来的系统资源代价问题,在简化硬件电路设计的同时获得了更多的遥测信息,解决了有限硬件资源与更多遥测参数需求的矛盾。针对SSPC负载短路保护特性带来的固态配电系统母线电压跳变问题,文中给出了提高固态配电器可靠性的辅助电路方案,可使负载短路保护故障不影响母线稳定。

PMOSFET的NBTI效应

随着工艺的发展,器件尺寸的不断缩小,PMOSFET受负温度不稳定性(NBTI)效应影响而失效的现象愈来愈严重,NBTI效应的影响成为器件可靠性的一个焦点问题。本文综述了NBTI效应的产生机理、影响因素、减缓方法及其相关的一些前沿问题。

PMOS剂量计的长期室温退火

为掌握ＰＭＯＳ剂量计的应用方式并提高其应用精度，研究了ＰＭＯＳ剂量计的辐照剂量记录－阈电压在室温下的长期退火表现。结果表明：氧化物电荷的隧道退火与界面态的后生长效应是造成退火的原因，ＰＭＯＳ剂量计辐照及贮藏偏置是决定其退火方向和程度大小的重要因素。负偏置条件能较好地保持其辐照记录，在正偏置贮存下的退火较大。

E^2PROM中PMOS管开启电压的工艺控制

采用实验研究的方法，通过比较分析阱注剂量、掺杂杂质类型及调整注入剂量对ＰＭＯＳ管开启电压的影响，很好地解决了开启电压的工艺控制问题，同时又保证了ｐｎ结击穿电压的要求。

PMOS剂量计的稳定性研究

在室温条件下 ,研究了辐照偏置、总剂量和剂量率对 PMOS剂量计辐照剂量记录 -阈电压的稳定性影响 ,观察了辐照后阈电压在不同栅偏条件下的变化趋势和幅度。分析认为慢界面陷阱中电荷的“充放电”是造成不稳定的首要原因。结果表明 ,该种由慢界面态造成的阈电压变化在每次开机测量下具有重复性。讨论了在 PMOS剂量计中提高稳定性的办法。

不同HALO掺杂剂量的超薄栅pMOSFET的退化(英文)

研究了热载流子应力下栅厚为 2 .1nm ,栅长为 0 .135μm的 p MOSFET中 HAL O掺杂剂量与器件的退化机制和参数退化的关系 .实验发现 ,器件的退化机制对 HAL O掺杂剂量的改变不敏感 ,但是器件的线性漏电流、饱和漏电流、最大跨导的退化随着 HAL O掺杂剂量的增加而增加 .实验同时发现 ,器件参数的退化不仅与载流子迁移率的退化、漏串联电阻增大有关 ,而且与阈值电压的退化和应力前阈值电压有关 .