MOS控制晶闸管的位移损伤机理与加固关键技术研究
发布时间：2024-06-01 22:37
金属-氧化物-半导体场效应晶体管控制晶闸管(Metal-oxide-semiconductor Controlled Thrysitor,MCT)是一种硅基高压器件,具有触发延迟小、导通阻抗低、电流上升速率快等优点,常用作爆炸箔起爆器的触发开关。阳极短路型栅控晶闸管(Anode Shorted Metal-Oxide-Semiconductor Controlled Thrysitor,AS-MCT)是新一代的MCT,相较于常规MCT,具备常关断能力,能够简化驱动电路,对导弹电子学系统的可靠性和小型化具有重要的作用,已经逐步替代常规的MCT。AS-MCT为金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor,MOS)、多重双极型晶体管构建的复合型器件,工作物理机制复杂,在中子辐射场中,由于中子源不可避免的存在伴生γ辐射,器件内部会同时产生位移损伤和电离损伤,严重影响起爆电路的脉冲放电性能,直至于无法起爆。AS-MCT是一种军事用途明显的高端半导体器件,一直禁运,特别是AS-MCT器件物理和辐射效应研究的公开资料非常少,严重阻碍了该类器件的自主研制、辐射效应...
【文章页数】：197 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究工作的背景与意义
1.2 栅控晶闸管产品的现状
1.2.1 国外产品情况
1.2.2 国内产品情况
1.3 辐照效应的研究历史与现状
1.3.1 典型辐射环境
1.3.2 国外研究情况
1.3.3 国内研究情况
1.3.4 栅控晶闸管的辐射效应研究
1.4 爆炸箔起爆器的现状
1.5 现有问题和本文贡献
1.6 本论文的结构安排
第二章 AS-MCT的器件物理分析
2.1 器件结构与基本工作原理
2.2 不同结构MCT电学性能的对比
2.3 器件的关键电学特性
2.3.1 转移特性
2.3.2 正向传输特性
2.3.3 正向阻断特性
2.3.4 反向传输特性
2.3.5 电流上升速率
2.4 实验样品的结构剖析
2.5 本章小结
第三章 辐射效应及电容脉冲放电电路的理论和装置
3.1 位移辐射效应研究
3.1.1 缺陷动力学
3.1.2 电参数损伤
3.2 电离辐射效应研究
3.2.1 缺陷动力学
3.2.2 电参数损伤
3.3 电容脉冲放电原理
3.4 辐照实验装置
3.4.1 中子辐照装置
3.4.2 电离辐照装置
3.5 测试设备和测试方法
3.5.1 电压-电流测试
3.5.2 电容-电压测试
3.5.3 深能级瞬态谱测试
3.5.4 脉冲放电测试
3.6 本章小结
第四章 AS-MCT的中子位移损伤效应
4.1 辐照实验过程
4.2 基区缓变掺杂三极管增益损伤模型
4.2.1 模型建立
4.2.2 实验验证
4.3 转移特性损伤效应
4.3.1 辐照前
4.3.2 实验结果与效应分析
4.4 正向传输特性损伤效应
4.4.1 辐照前
4.4.2 实验结果与效应分析
4.4.3 触发电流位移损伤模型
4.5 正向阻断特性损伤效应
4.5.1 辐照前
4.5.2 实验结果与效应分析
4.5.3 阳极漏电损伤模型
4.5.4 击穿电压损伤模型
4.6 脉冲放电特性损伤效应
4.6.1 辐照前充电过程分析
4.6.2 辐照前放电过程分析
4.6.3 等效漏电阻
4.6.4 充电过程的损伤效应
4.6.5 放电过程的损伤效应
4.7 材料参数损伤的表征
4.7.1 掺杂浓度
4.7.2 位移缺陷
4.8 本章小结
第五章 AS-MCT的电离损伤效应
5.1 辐照实验过程
5.2 转移特性损伤损伤效应
5.2.1 实验结果
5.2.2 损伤效应分析
5.2.3 电离缺陷提取
5.3 正向传输特性损伤
5.4 正向阻断特性损伤
5.4.1 实验结果
5.4.2 漏电
5.4.3 击穿
5.5 脉冲放电特性损伤效应
5.5.1 等效漏电电阻
5.5.2 充电过程的损伤
5.5.3 放电过程的损伤
5.6 本章小结
第六章 AS-MCT的抗辐射加固关键技术
6.1 抗位移辐射加固
6.1.1 材料选择
6.1.2 加固结构
6.1.3 参数分析与优化
6.1.4 工艺实施
6.1.5 加固效果
6.2 抗电离辐射加固
6.2.1 加固结构
6.2.2 工艺实施
6.2.3 加固效果
6.3 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 全文总结
7.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
本文编号：3986484
【文章页数】：197 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究工作的背景与意义
1.2 栅控晶闸管产品的现状
1.2.1 国外产品情况
1.2.2 国内产品情况
1.3 辐照效应的研究历史与现状
1.3.1 典型辐射环境
1.3.2 国外研究情况
1.3.3 国内研究情况
1.3.4 栅控晶闸管的辐射效应研究
1.4 爆炸箔起爆器的现状
1.5 现有问题和本文贡献
1.6 本论文的结构安排
第二章 AS-MCT的器件物理分析
2.1 器件结构与基本工作原理
2.2 不同结构MCT电学性能的对比
2.3 器件的关键电学特性
2.3.1 转移特性
2.3.2 正向传输特性
2.3.3 正向阻断特性
2.3.4 反向传输特性
2.3.5 电流上升速率
2.4 实验样品的结构剖析
2.5 本章小结
第三章 辐射效应及电容脉冲放电电路的理论和装置
3.1 位移辐射效应研究
3.1.1 缺陷动力学
3.1.2 电参数损伤
3.2 电离辐射效应研究
3.2.1 缺陷动力学
3.2.2 电参数损伤
3.3 电容脉冲放电原理
3.4 辐照实验装置
3.4.1 中子辐照装置
3.4.2 电离辐照装置
3.5 测试设备和测试方法
3.5.1 电压-电流测试
3.5.2 电容-电压测试
3.5.3 深能级瞬态谱测试
3.5.4 脉冲放电测试
3.6 本章小结
第四章 AS-MCT的中子位移损伤效应
4.1 辐照实验过程
4.2 基区缓变掺杂三极管增益损伤模型
4.2.1 模型建立
4.2.2 实验验证
4.3 转移特性损伤效应
4.3.1 辐照前
4.3.2 实验结果与效应分析
4.4 正向传输特性损伤效应
4.4.1 辐照前
4.4.2 实验结果与效应分析
4.4.3 触发电流位移损伤模型
4.5 正向阻断特性损伤效应
4.5.1 辐照前
4.5.2 实验结果与效应分析
4.5.3 阳极漏电损伤模型
4.5.4 击穿电压损伤模型
4.6 脉冲放电特性损伤效应
4.6.1 辐照前充电过程分析
4.6.2 辐照前放电过程分析
4.6.3 等效漏电阻
4.6.4 充电过程的损伤效应
4.6.5 放电过程的损伤效应
4.7 材料参数损伤的表征
4.7.1 掺杂浓度
4.7.2 位移缺陷
4.8 本章小结
第五章 AS-MCT的电离损伤效应
5.1 辐照实验过程
5.2 转移特性损伤损伤效应
5.2.1 实验结果
5.2.2 损伤效应分析
5.2.3 电离缺陷提取
5.3 正向传输特性损伤
5.4 正向阻断特性损伤
5.4.1 实验结果
5.4.2 漏电
5.4.3 击穿
5.5 脉冲放电特性损伤效应
5.5.1 等效漏电电阻
5.5.2 充电过程的损伤
5.5.3 放电过程的损伤
5.6 本章小结
第六章 AS-MCT的抗辐射加固关键技术
6.1 抗位移辐射加固
6.1.1 材料选择
6.1.2 加固结构
6.1.3 参数分析与优化
6.1.4 工艺实施
6.1.5 加固效果
6.2 抗电离辐射加固
6.2.1 加固结构
6.2.2 工艺实施
6.2.3 加固效果
6.3 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 全文总结
7.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
本文编号：3986484
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xxkjbs/3986484.html
