SCB火工品电磁兼容的电路仿真与实验研究

发布时间：2020-05-11 22:26

【摘要】：半导体桥火工品应用越来越广泛,为了提高其电磁环境适应性,有必要对半导体桥电磁防护技术进行模拟仿真及实验研究。为了选择合适的防护器件对半导体桥(SCB)火工品进行电磁防护,使用PSpice电路仿真的方式对不同器件防护的SCB进行模拟研究,分析各器件的防护效果及影响规律,得到的主要结论如下:(1)根据SCB电阻随能量变化的特性建立SCB的PSpice模型。当发火电容电压能够使SCB发火时,模拟电爆曲线的第一个峰与实验得到的曲线重合度高,第二个峰提前且峰值有一定的偏差,不影响结果分析。低电压放电时,SCB模拟曲线在15μs叫内不能表现出完整的特征峰。(2)SMBJ6.0CA防护后发火,SCB不能正常发火;使用SMBJ8.0CA防护,SCB的发火时间延迟,但能正常发火;使用SMBJ12CA,SMBJ15CA时SCB的发火过程不受影响。(3)模拟结果显示:无防护时,SCB可以通过国军标要求的静电放电,但无法通过美军标的静电放电实验;在500pF,500Ω静电放电时,SCB的临界损伤值为11-18kV。使用SMBJ8.0CA防护后,SCB可以经受500pF,500Ω 50kV的静电放电;SMBJ12CA防护后,SCB可以经受40kV静电放电。(4)实验发现无防护时SCB的静电损伤临界值为500pF,500Ω,13kV。使用SMBJ8.0CA,SMBJ12CA防护后,SCB在500pF,500Ω,30kV静电放电时不发生损伤。(5)使用1Ω电阻代替SCB进行射频防护模拟研究。电容可以减小不同波形的射频作用在SCB上的电流,容值越大,分流越多。存在结电容的TVS可以起到射频防护的作用,处理结电容产生的容抗,零电阻,还会产生一个额外电阻;击穿电压对防护效果没有影响。
【图文】：

介电层,电磁加固

形成金属桥区与接触电极。逡逑Ｂａｇｉｎｓｋｉ邋Ｔｈｏｍａｓ邋Ａ．还通过改变电极与桥丨形状形成非线性电阻火工品［２４］，结构如逡逑图１．３。在一个前后都带有氧化硅层，导热且电绝缘的硅基底上，沉积一层铝金属薄膜，逡逑然后将其刻蚀成含有两条狭长形状和一个领结状的薄膜，之后又分别在铝膜领结区的中逡逑间部位和狭长区的端点上，沉积锆金属层和钛／镍／金膜层，作为产生等离子体的发火层逡逑和电极层。逡逑ｍ￣邋一逡逑Ｉ邋＿＿＿邋W 逡逑逦ｉ逦逦；逡逑，结丨Ｓ邋Ｊ＊／？／金Ｍ逡逑Ｓｉ０２、逦—铝膜逡逑（】ｉ邋Ｕｉ邋＂逦＾ｒ－：＾ｙ：：ｗ邋＊ｒ：ｒ＊＇＂邋－；：邋ｒ邋＊邋ｕ逡逑认５ｉ0２逡逑图１．３非线性电阻点火芯片结构图逡逑Ｂａｇｉｎｓｋｉ等［２５］还设计了一种不同发火原理及电磁加固原理的新型}感火工品，其逡逑结构如图１．４所示。该结构的点火主要依靠ＰＮ结雪崩击穿时产生的高温等离子体进行逡逑点火。通过在硅衬底上重掺杂形成两个串联ＰＮ结进行电磁加固。静电实验表明，击穿逡逑电压为５００Ｖ的点火芯片，在施加５００Ｖ的直流电流并保持３０ｍｉｎ的条件下点火芯片未逡逑出现发火现象。逡逑３逡逑

电磁加固,火工品,非线性电阻,芯片结构

逡逑图１．２具有介电层的ＳＣＢ结构简图逡逑Ｂａｇｍｓｋｉ利用金属与半导体接触形成的金属一半导体结原理将肖特基二极管与金属逡逑桥集成进行集成设计［２３］。该点火芯片对二氧化硅进行蚀刻，形成两个三角形窗口并用逡逑金属铝覆盖，铝与底层硅接触形成金属－半导体结的肖特基二极管。在最上层覆盖金属逡逑层，形成金属桥区与接触电极。逡逑Ｂａｇｉｎｓｋｉ邋Ｔｈｏｍａｓ邋Ａ．还通过改变电极与桥丨形状形成非线性电阻火工品［２４］，，结构如逡逑图１．３。在一个前后都带有氧化硅层，导热且电绝缘的硅基底上，沉积一层铝金属薄膜，逡逑然后将其刻蚀成含有两条狭长形状和一个领结状的薄膜，之后又分别在铝膜领结区的中逡逑间部位和狭长区的端点上，沉积锆金属层和钛／镍／金膜层，作为产生等离子体的发火层逡逑和电极层。逡逑ｍ￣邋一逡逑Ｉ邋＿＿＿邋W 逡逑逦ｉ逦逦；逡逑
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ560

【参考文献】