HEMT器件电磁脉冲毁伤机理仿真分析及试验研究
发布时间：2021-04-16 00:29
以强电磁脉冲为典型代表的复杂电磁环境对雷达前端关键模块与器件的可靠性不断构成威胁。本文对雷达前端电路中低噪声放大器的关键器件——GaAs HEMT进行了强电磁脉冲效应仿真研究与试验验证。利用仿真软件构建了GaAs HEMT的二维热电模型,并对器件栅极注入强电磁脉冲的情况进行了仿真,研究发现,该注入条件下器件内部峰值温度呈现周期性的上升-下降-上升-下降趋势,最终达到GaAs的熔点温度,导致器件烧毁,烧毁位置在栅极下方偏向源极的位置。通过对低噪声放大器芯片进行注入实验和剖片分析,在TEM显微镜下观察到GaAs HEMT器件栅极下方靠近源极的区域有明显烧毁,与仿真结果相符。通过对仿真数据的处理和拟合,总结了器件烧毁功率阈值和能量阈值与注入微波脉宽的关系,得出器件烧毁的功率阈值随着脉宽的增大而减小,能量阈值随着脉宽的增大而增大,与经验公式相符。
【文章来源】：航空兵器. 2020,27(03)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
Ga As HEMT器件结构示意图
利用半导体仿真软件Sentaurus-TCAD建立了与图1结构相同的0.15 μm HEMT器件结构图, 如图2所示。 器件竖直方向的尺寸从上到下分别为50 nm Si3N4钝化层, 30 nm GaAs 帽层, 34.5 nm AlGaAs阻挡层, 10 nm InGaAs沟道。 横向的尺寸分别为0.05 μm的源极(漏极和源极为左右对称结构), 0.15 μm的栅极。 器件的掺杂从图2中可以看出。1.2 器件物理模型
为了验证仿真模型可以正常工作, 分别对器件的开启特性曲线和输出特性曲线进行了仿真。 漏极电压为恒定2.5 V时, 对器件进行开启特性的仿真, 如图3所示。从图3中可以看出, 器件为典型的耗尽型HEMT器件, 对器件的开启特性曲线进行反向延长, 与横轴的交点可以得到器件的开启电压Vgsoff约为-1.4 V。
【参考文献】：
期刊论文
[1]国外高功率微波武器发展研究[J]. 赵鸿燕. 航空兵器. 2018(05)
[2]Physics-based analysis and simulation model of electromagnetic interference induced soft logic upset in CMOS inverter[J]. 刘彧千,柴常春,张宇航,史春蕾,刘阳,樊庆扬,杨银堂. Chinese Physics B. 2018(06)
[3]Modeling and understanding of the thermal failure induced by high power microwave in CMOS inverter[J]. 张宇航,柴常春,刘阳,杨银堂,史春蕾,樊庆扬,刘彧千. Chinese Physics B. 2017(05)
[4]Investigation on latch-up susceptibility induced by high-power microwave in complementary metal–oxide–semiconductor inverter[J]. 张宇航,柴常春,于新海,杨银堂,刘阳,樊庆扬,史春蕾. Chinese Physics B. 2017(02)
[5]基极注入强电磁脉冲对双极晶体管的损伤效应和机理[J]. 任兴荣,柴常春,马振洋,杨银堂,乔丽萍,史春蕾. 物理学报. 2013(06)
[6]双极型晶体管高功率微波的损伤机理[J]. 范菊平,张玲,贾新章. 强激光与粒子束. 2010(06)
本文编号：3140383
【文章来源】：航空兵器. 2020,27(03)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
Ga As HEMT器件结构示意图
利用半导体仿真软件Sentaurus-TCAD建立了与图1结构相同的0.15 μm HEMT器件结构图, 如图2所示。 器件竖直方向的尺寸从上到下分别为50 nm Si3N4钝化层, 30 nm GaAs 帽层, 34.5 nm AlGaAs阻挡层, 10 nm InGaAs沟道。 横向的尺寸分别为0.05 μm的源极(漏极和源极为左右对称结构), 0.15 μm的栅极。 器件的掺杂从图2中可以看出。1.2 器件物理模型
为了验证仿真模型可以正常工作, 分别对器件的开启特性曲线和输出特性曲线进行了仿真。 漏极电压为恒定2.5 V时, 对器件进行开启特性的仿真, 如图3所示。从图3中可以看出, 器件为典型的耗尽型HEMT器件, 对器件的开启特性曲线进行反向延长, 与横轴的交点可以得到器件的开启电压Vgsoff约为-1.4 V。
【参考文献】：
期刊论文
[1]国外高功率微波武器发展研究[J]. 赵鸿燕. 航空兵器. 2018(05)
[2]Physics-based analysis and simulation model of electromagnetic interference induced soft logic upset in CMOS inverter[J]. 刘彧千,柴常春,张宇航,史春蕾,刘阳,樊庆扬,杨银堂. Chinese Physics B. 2018(06)
[3]Modeling and understanding of the thermal failure induced by high power microwave in CMOS inverter[J]. 张宇航,柴常春,刘阳,杨银堂,史春蕾,樊庆扬,刘彧千. Chinese Physics B. 2017(05)
[4]Investigation on latch-up susceptibility induced by high-power microwave in complementary metal–oxide–semiconductor inverter[J]. 张宇航,柴常春,于新海,杨银堂,刘阳,樊庆扬,史春蕾. Chinese Physics B. 2017(02)
[5]基极注入强电磁脉冲对双极晶体管的损伤效应和机理[J]. 任兴荣,柴常春,马振洋,杨银堂,乔丽萍,史春蕾. 物理学报. 2013(06)
[6]双极型晶体管高功率微波的损伤机理[J]. 范菊平,张玲,贾新章. 强激光与粒子束. 2010(06)
本文编号：3140383
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