发电机护环晶粒度对超声相控阵检测的影响

检测了晶粒度不同的发电机护环1和2的超声波声速、超声波声能衰减和超声信噪比.研究了晶粒度对护环超声相控阵检测效果和检测灵敏度的影响.结果表明:晶粒度越大,护环的超声波声速越小,超声波信号衰减越严重,超声信噪比越小,超声波声能的衰减和超声信噪比对超声波频率也越敏感;护环晶粒度越小,超声相控阵检测效果越好,检测灵敏度越高.

4500V碳化硅肖特基二极管研究

设计了一种阻断电压4 500V的碳化硅(SiC)结势垒肖特基(JBS)二极管。采用有限元仿真的方法对器件的外延掺杂浓度和厚度以及终端保护效率进行了优化。器件采用50μm厚、掺杂浓度为1.2×1015cm-3的N型低掺杂区。终端保护结构采用保护环结构。正向电压4V下导通电流密度为80A/cm2。

硅PIN光电探测器阵列的串扰分析

在利用高密度线性阵列探测器成像时,探测阵列单元间的串扰将直接影响器件的成像质量。文章对厚度为100μm的背照式PIN光电探测器线性阵列的电串扰特性进行了分析,通过Silvaco TCAD器件仿真软件对阵列的暗电流和光电流进行了仿真,分析了像元间的电串扰特性,同时对比分析了保护环结构对器件的暗电流和电串扰特性的影响。仿真结果表明,保护环结构器件的暗电流和电串扰性能均优于无保护环的结构,在有保护环时PIN器件的串扰是无保护环结构的1/5。

高探测效率CMOS单光子雪崩二极管器件

基于标准0.35μm CMOS工艺设计了一种单光子雪崩二极管器件.采用p＋n阱型二极管结构,同时引进保护环与深n阱结构以提高单光子雪崩二极管性能;研究了扩散n阱保护环宽度对雪崩击穿特性的影响;对器件的电场分布、击穿特性、光子探测效率、频率响应等特性进行了分析.仿真结果表明：所设计的单光子雪崩二极管器件结构直径为10μm,扩散n阱保护环宽度为1μm时,雪崩击穿电压为13.2 V,3 dB带宽可达1.6 GHz;过偏压为1 V、2 V时最大探测效率分别高达52%和55%;在波长500~800 nm之间器件响应度较好,波长为680 nm时单位响应度峰值高达0.45 A/W.

爆轰波对碰驱动下加环紫铜圆管对碰区变形特性研究

针对爆轰波对碰驱动下金属圆管对碰区易出现过早断裂的问题,以加环紫铜(T2)圆管作为研究对象,利用高速分幅摄影、脉冲X光照相、VISAR三种测试技术,对其在爆轰波对碰驱动下的变形及破坏过程进行了观测。实验结果显示:在紫铜圆管对碰部位增加保护环结构,可以有效推迟该部位圆管的破裂时间。但同时也发现:加保护环后圆管对碰区会出现射流状超前突起现象。由高速摄影结果与X光照相结果对比分析证实:射流状超前突起物质为圆管表面微喷颗粒与空气冲击波混合形成的雾状结构。另外,采用DYNA3D程序对实验模型进行了模拟,计算结果与实验结果符合较好。最后,利用DYNA3D程序就保护环倒角变化对金属圆管对碰区壳体破裂的影响特征进行了初步分析。

高光电探测效率CMOS单光子雪崩二极管器件

基于0.18μm CMOS工艺技术,制作了单光子雪崩二极管,可对650~950nm波段的微弱光进行有效探测.该器件采用P^+/N阱结构,P^+层深度较深,以提高对长光波的光子探测效率与响应度;采用低掺杂深N阱增大耗尽层厚度,可以提高探测灵敏度;深N阱与衬底形成的PN结可有效隔离衬底,降低衬底噪声;采用P阱保护环结构以预防过早边缘击穿现象.通过理论分析确定器件的基本结构参数及工艺参数,并对器件性能进行优化设计.实验结果表明,单光子雪崩二极管的窗口直径为10μm,器件的反向击穿电压为18.4V左右.用光强为0.001 W/cm^2的光照射,650nm处达到0.495A/W的响应度峰值;在2V的过偏压下,650~950nm波段范围内光子探测效率均高于30%,随着反向偏压的适当增大,探测效率有所提升.

高压功率VDMOS管的设计研制

随着功率电子器件进一步向高压、高频、大电流方向发展,VDMOS晶体管的市场将会越来越广阔。通过综合各种模型,优化外延层厚度和掺杂浓度,设计了高压VDMOS器件的元胞图形以及器件尺寸,并在终端利用新的思路,从而提高了漏源击穿电压,基于理论分析在工艺上成功实现了耐压为500V,导通电流为3A的功率VDMOS器件。

一种低暗计数率CMOS单光子雪崩二极管

基于标准0.18μm CMOS工艺设计了一种新型单光子雪崩二极管(SPAD)器件。该SPAD以p-well/n-well轻掺杂雪崩结作为器件的核心工作区域,同时利用三个相邻n阱间的横向扩散在pn结边缘形成n-虚拟保护环以提高器件的性能。采用Silvaco软件对该器件的电场分布、响应度、击穿电压、光子探测效率和暗计数率等性能参数进行了仿真分析。仿真结果表明:当SPAD器件的光窗口直径为20μm且n阱间隙宽度为1.4μm时,其雪崩击穿电压为13V;在过偏压为1V时,其探测效率峰值和暗计数率分别为37%和0.82kHz;在450～700nm波长范围器件的响应度较好,且在500nm处达到峰值0.33A/W。

433MHz ASK接收机射频前端版图设计

设计了一款433 MHz ASK接收器射频前端电路(包括低噪声放大器和混频器)的版图。射频段电路对寄生效应特别敏感,设计对版图的复杂程度、面积以及由版图造成的寄生进行折中,最大程度地降低寄生对电路的影响。针对低噪声放大器电路对噪声以及混频器电路对于对称性的高要求,着重阐述了设计中对噪声的处理和实现对称性的方法。采用UMC 0.18μm工艺库进行设计和流片。将后仿真及流片测试结果与前仿真结果进行对比,得出该设计能够较好地维持原电路性能,满足系统设计要求。

平面型24元InGaAs短波红外探测器

设计了带有保护环结构的平面型24×1 InGaAs线列短波红外探测器,利用n-i-n+型InP/In0.53Ga0.47As/InP外延材料闭管扩散制备了平面型探测器。LBIC测试显示光敏元没有明显扩大,保护环起到了有效的隔离效果;I-V测试表明器件的优值因子R0A约4.2×106.cm2,在-0.1 V反向偏压下的暗电流密度约22nA/cm2,拟合得到的理想因子接近1,说明正向电流成分主要为扩散电流;在室温20℃,器件的响应光谱在0.9～1.68μm波段范围,其平均峰值电流响应率为1.24 A/W,平均峰值探测率为3.0×1012cm.Hz1/2/W,量子效率接近95%,响应的不均匀性为2.63%。

终端带单一场环的P^+N结击电压分析

利用了平面结击穿电压的归一化表达式 ,研究了终端带单一场环的P+N结击穿电压特性 ,通过解峰值电场方程 ,给出了确定主结与单浮场环最佳间距的简便方法 ,得到了在未穿通情况下 。

利用Tsuprem4和Medici对200伏VDMOS进行虚拟制造

通过将已知工艺参数与工艺模拟软件Tsuprem4结合起来,将模拟结果直接导入器件模拟软件M ed ic i,对击穿电压及阈值电压,终端保护环进行了模拟计算,获得了具体的设计参数,并对利用这两个软件进行虚拟制造的过程中需要注意的问题进行了阐述.

AFM/SCM及LBIC技术在平面型保护环结构InGaAs探测器设计中的应用(英文)

为研究保护环结构对平面型正照射式InP/InGaAs探测器光敏元扩大现象的抑制作用,设计并研制了带有不同保护环-光敏元间距的InGaAs探测器.通过原子力显微镜（AFM）及扫描电容显微镜（SCM）获得了保护环与光敏元之间的实际距离.利用激光束诱导电流（LBIC）技术研究了带有保护环结构的InGaAs探测器的光响应特性.研究表明,无保护环结构的探测器的LBIC信号可以用指数衰减函数描述,而带有保护环结构的探测器的LBIC信号则遵从高斯分布.引入保护环结构后,器件光敏元的扩大量会随着保护环-光敏元间距的减小而线性减小.在器件设计中,比较合适的保护环-光敏元间距应介于7~12μm之间.

基于护环技术的混凝土中钢筋腐蚀监测研究

采用护环电极(Guard Ring Electrode,GRE,GE)测量方法,探讨辅助电极(CE)、护环电极(GE)在钢筋极化过程中的电流分配比,以及护环电极补偿电流的大小对正确测量研究区域内的钢筋极化电阻Rp的影响.结果表明,为获得较准确的极化电阻Rp值,即要将极化电流补偿在辅助电极CE的投影面积上,仅仅考虑到二维表面的电流(电位差)补偿是不够的.对于高阻混凝土(钝态钢筋)体系,简单的表面电流补偿导致测量的Rp值偏小,只有考虑到混凝土结构中三维空间的电流补偿,才可能得到准确的Rp值.同时将测量结果与均匀极化测量结果进行了对比.结果表明,对于活化态的钢筋混凝土体系,采用护环电极能够较好地将极化电流补偿在工作区域内,从而可对钢筋混凝土体系进行准确的腐蚀测量.

微弱电流I-V转换电路保护环设计

针对微弱信号电路易受干扰和输入端泄漏电流影响测量精度问题,对电路进行了保护环的设计。该电路分别采用T型反馈电阻网络和单个大电阻反馈网络,选择输入电阻足够大、偏置电流小的运算放大器进行设计。EMI仿真和实验结果都表明保护环的引入提高了电路的抗干扰性,从而显著地提升了电路的灵敏度、测量的精度和稳定性。

CMOS电路中抗Latch-up的保护环结构研究

闩锁是CMOS集成电路中的一种寄生效应,这种PNPN结构一旦被触发,从电源到地会产生大电流,导致整个芯片的失效。针对芯片在实际测试中发现的闩锁问题,介绍了闩锁的测试方法,并且利用软件Tsuprem4和Medici模拟整个失效过程,在对2类保护环(多子环/少子环)作用的分析,以及各种保护结构的模拟基础之上,通过对比触发电压和电流,得到一种最优的抗Latch up版图设计方法,通过进一步的流片、测试,解决了芯片中的闩锁失效问题,验证了这种结构的有效性。

1200V 40A碳化硅肖特基二极管设计

设计并实现了一种阻断电压为1 200V、正向电流40A的碳化硅(SiC)肖特基势垒二极管(SBD)。采用有限元仿真的方法对器件的有源区和终端保护参数进行了优化。器件采用10μm厚度掺杂浓度为6E15cm-3的外延材料,终端保护采用浮空场限制环。正向电压1.75V时,导通电流达到40A。

钢筋混凝土在线腐蚀监测中护环电极智能约束研究

基于护环电极（GRE）原理，研究了提高钢筋混凝土在线腐蚀速率测量精度的方法；通过GRE电极将极化电流约束在辅助电极CE投影面区域内的钢筋网架内确定钢筋的被极化面积；同时，采用智能GRE电流约束值修正程序，使钢筋腐蚀速率测量值与均匀极化技术测量值保持一致性．结果表明，GRE约束系数入与混凝土自生电阻率及钢筋腐蚀状态有一定的函数关系，当GRE电流对CE极化电流进行完全约束时即λ=1，钝化态钢筋腐蚀速率将比实际值偏小几倍．要准确测量钢筋锈蚀速率，钢筋自腐蚀电位Ecorr越负，混凝土电阻尺。越小，则约束系数入也必须减小，基于此文中提出了一种基于Ecorr和Rc的智能约束系数计算程序，并研制了便携式在线钢筋锈蚀检测仪．现场试验证明：对于活化态钢筋，λ=0．2-0．6，而对于钝化态钢筋，λ=0．5-0．8时腐蚀速率测量结果较为准确．

EIS检测电极屏蔽地环宽度对成像结果的影响

目的：评估电阻抗乳腺扫描（EIS）技术中检测电极阵列周围屏蔽地环大小对系统检测性能的影响,并针对64电极阵列提出合适的地环宽度.方法：在64电极的物理模型中模拟人体乳腺组织分布,采用相同电极阵列、不同屏蔽地环宽度的检测电极,分别检测均匀背景溶液、同一体积和深度的琼脂目标体,对比测量结果.人为使用绝缘材料遮盖检测电极屏蔽地环,测量30例女性志愿者,观察地环屏蔽前后的数值变化.结果：屏蔽地环宽度越小,电场边缘效应越明显,测量数据的离散性呈以下趋势：0 mm〉2 mm〉3 mm〉5 mm〉7mm.在临床检查中,屏蔽地环的不良接触同样影响EIS成像质量.结论：电极屏蔽地环宽度大小对于EIS成像中检测性能的影响至关重要,介于5-7 mm之间的屏蔽地环宽度对于64电极阵列较为合适.

新型结终端技术

提出了一种新型的场板和保护环相结合的结终端技术,并讨论了此终端结构的工作原理和优越性.