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一种抗辐照栅驱动电路设计

发布时间:2020-09-17 13:10
   集成电路由于其尺寸小,功耗低,成本低,可靠性高等诸多优势,在众多领域都有着广泛的应用。当集成电路被应用于辐照环境时,不可避免地会遭受各种辐照效应的影响,如果不做抗辐照设计,可能会造成电路故障或失效。其中,总剂量效应作为影响集成电路性能的重要机理之一,研究具有抗总剂量辐照功能的电路对于空间事业的发展具有重要的意义。本文分阶段详细介绍了总剂量辐照在MOS器件中影响作用的机理,明确了MOS结构中的氧化层是总剂量辐照的敏感部位。总剂量辐照会造成MOS器件发生阈值电压漂移、关态漏电流增大、迁移率下降等的性能退化,本质上是由于氧化层中的陷阱电荷和Si/SiO_2界面的界面态的积累。对栅驱动电路中的输入接口电路、死区时间产生电路、高侧电平位移电路等关键模块的原理进行了分析,然后搭建起整个电路进行了功能仿真,确认各项指标的实现。基于一种改进的滞回比较器,提出了一种新型输入接口模块,可以实现3.3~15V的逻辑电平识别,在节省成本的同时也具有良好的噪声抑制能力。拟采用栅氧掺氟的方法进行工艺级加固;采用环栅结构对低压器件进行加固,并使用器件仿真的手段,采用Sentaurus TCAD软件平台进行器件建模,经过工艺对准确定了器件的工艺参数。使用Insulator Fixed Charge模型仿真总剂量效应对MOS器件的影响,得出了与理论分析部分同样的结论。建模并仿真了环栅电路在本工艺平台的可用性,并针对高压LDMOS与普通低压MOS的不同,提出了一种新型的高压LDMOS抗辐照结构,在实现不错的抗辐照性能的同时不会造成设计面积的增加;对电路辐照后的行为进行了仿真模拟,发现死区时间产生电路是辐照敏感模块,分析其敏感原因并提出了一种总剂量加固的RC延时模块,仿真验证了该模块的辐照加固作用。本文以抗总剂量栅驱动电路的设计作为研究课题。基于1μm 600V BCD工艺平台,设计了一款抗总剂量辐照半桥栅驱动电路芯片,芯片可以兼容电压为3.3~15V的输入逻辑信号,内置死区时间产生电路,可以防止半桥支路直通的发生,采用工艺级、版图级和电路级的总剂量加固手段对芯片进行加固,预期可以实现超过100krad(Si)的抗总剂量能力。
【学位单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位年份】:2019
【中图分类】:TN386;TN40
【部分图文】:

一种抗辐照栅驱动电路设计


硅禁带中的界面陷阱分布密度

一种抗辐照栅驱动电路设计


反弹效应示意图

一种抗辐照栅驱动电路设计


HVNMOS管不同总剂量点条件下的转移特性曲线

【参考文献】

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本文编号:2820752

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