多路静电保护TVS阵列的低电容高浪涌研究及仿真设计

发布时间：2017-08-22 12:17

  本文关键词：多路静电保护TVS阵列的低电容高浪涌研究及仿真设计

  更多相关文章： 静电等级 浪涌电流 电容值 静电失效机理 软件仿真

【摘要】：瞬态电压抑制二极管(Transient Voltage Suppressor),简称TVS,是一种高效能的静电浪涌保护器件,在电路中起到重要的保护作用。随着手持设备的不断应用,静电保护器件得到广泛应用,特别是高速数据传输接口的发展,要求器件的电容值需要进一步降低。本文对TVS器件的国内外发展情况进行了介绍,特别针对SRV05-4器件进行了参数分析和工艺实现。本文介绍了软件仿真目前在集成电路中的发展状况。通过对常规容值TVS的性能,影响TVS容值的关键参数进行的分析,研究了低电容TVS产品的原理、结构,其中TVS的源区面积,掺杂浓度,体电阻是影响TVS击穿电压以及电容、浪涌能力的关键点。通过串联并联低电容二极管的结构设计实现了TVS低电容的优化。由于流片工艺复杂,本文对软件仿真在集成电路中的应用进行研究和介绍。借助软件仿真手段,通过版图设计软件对器件版图进行仿真以及验证;通过工艺和器件仿真软件对器件结构进行了工艺模拟,并得出了器件仿真结构图。通过软件网格的划分调整得到较真实PN结数据,为提高器件性能进一步用软件仿真对器件的电场、电流密度、电势分布等进行观测和分析,对器件性能优化提出了改进方案。最终完成了集成LCTVS器件的工艺实现。通过封装工艺,将独立TVS与集成LCTVS组合进行双芯片封装,最终实现了TVS浪涌能力的改进。最终实现一款5V,1.8PF,17A,8kv静电保护器件,其参数性能可以满足高速传输接口静电保护需要,并可以和国外同类进行替代。本文通过对静电保护器件的失效分析,原理分析,软件仿真,工艺验证,芯片制造,封装实现等过程,实现了对静电保护TVS器件电容的降低和浪涌能力的优化。具有较高的实用性。
【关键词】：静电等级 浪涌电流 电容值 静电失效机理 软件仿真
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN402
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题背景8-9
• 1.2 器件研究的国内外发展状况9-12
• 1.2.1 静电浪涌保护器件国内外发展状况9-11
• 1.2.2 软件仿真国内外发展状况11-12
• 1.3 论文的主要工作和内容安排12-13
• 1.4 本章小结13-14
• 第2章 TVS保护器件的工作原理及失效机理14-26
• 2.1 静电及浪涌防护的标准及测试方法14-18
• 2.1.1 静电放电模型14-15
• 2.1.2 IEC61000标准15-16
• 2.1.3 静电及浪涌测试方法16-18
• 2.2 TVS器件的工作原理18-20
• 2.2.1 TVS工作原理18-19
• 2.2.2 雪崩击穿19-20
• 2.3 静电及浪涌的失效机理20-24
• 2.3.1 静电及浪涌的失效模式21
• 2.3.2 静电及浪涌的失效机理21-24
• 2.4 本章小结24-26
• 第3章 低电容TVS器件结构的软件仿真26-46
• 3.1 软件仿真在集成电路中的应用26-29
• 3.1.1 常用仿真软件26-27
• 3.1.2 版图设计软件27-28
• 3.1.3 工艺和器件仿真软件28-29
• 3.2 降低TVS电容的设计方案29-36
• 3.2.1 常规电容TVS器件29
• 3.2.2 并联串联二极管方式降低TVS电容29-32
• 3.2.3 单芯片实现多路低电容TVS32-36
• 3.3 低电容TVS版图设计与验证36-41
• 3.3.1 版图仿真设计36-38
• 3.3.2 版图DRC验证38-41
• 3.4 低电容TVS结构仿真41-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第4章 低电容TVS器件性能的软件仿真与改进46-58
• 4.1 低电容TVS器件的性能仿真46-51
• 4.2 低电容TVS器件仿真结果改进51-52
• 4.3 低电容TVS的实现52-56
• 4.3.1 低电容TVS的工艺实现52-53
• 4.3.2 低电容TVS的参数验证53-56
• 4.4 本章小结56-58
• 第5章 低电容TVS器件的抗浪涌能力优化58-66
• 5.1 双芯片封装结构58-60
• 5.2 双芯片TVS器件的参数验证60-64
• 5.3 本章小结64-66
• 结论66-68
• 参考文献68-72
• 附录72-76
• 致谢76

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本文编号：719106