MOS栅晶闸管电离辐射损伤研究
[Abstract]:In the power switch, the thyristor has nearly perfect on-voltage drop, and the metal-oxide semiconductor field effect transistor (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET) has ideal control characteristics. The MOS gate thyristor (MOS-Gated Thyristors,MGT) combines the advantages of both. Is expected to replace the traditional thyristor derivative devices. However, due to the poor radiation resistance of thyristors and MOSFET, the reliability of MOS gate thyristors in radiation environment needs further investigation. In this paper, the response mechanism of two kinds of MOS gate thyristors, MOS controlled thyristor (MOS Controlled Thyristor,MCT) and base resistor controlled thyristor (Base Resistance Controlled Thyristor,BRT), under ionizing radiation in the capture band of the earth is studied. First of all, the method of obtaining the parameters of irradiated particles from the environment and importing them into TCAD (Technology Computer Aided Design) software is established: the main radiation particles in the capture band of the earth are determined to be protons, and their energy and flux ranges are given by the simulation. And the linear energy transfer value and path length of protons with different energies after entering the device. In addition, two kinds of ionization effects, single particle effect and total dose effect, which need to be considered in the earth capture band are determined. Then, the general method of raising forward conduction current and speeding up switching speed of MGT device is presented. The voltage-resistant 1400V, forward current 24kA/cm-2 (@ 10V), MCT, with turn-off time of about 10 渭 s and BRT, with withstand voltage of 1400V, forward current 25.6kA/cm-2 (@ 10V) and turn-off time of about 2 渭 s were designed and compared. The layout design, flow sheet and test of MCT device are completed. Finally, the ionizing radiation effect of proton is studied by using the designed MGT. In the study of single particle effect (Single Event Effect,SEE), the working state which is most susceptible to the incident particle is determined as the blocking state. Then the redistribution process of the ionization carrier in the device and its evolution are analyzed in detail. It is pointed out that single particle latch (Single Event Latch-up,SEL) or single particle burned (Single Event Burnout,SEB) are the main effects induced by single particle irradiation. A method to suppress single particle latch is proposed from the aspects of external circuit application and device design. In the study of total dose effect (Total Ionizing Dose,TID), the degradation mechanism of the device characteristics is discussed, and the serious influence of the device on the voltage resistance of the junction terminal is pointed out. The reinforcement method is given from the point of view of the device design.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN386
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