PIN限幅二極管微波擊穿效應(yīng)機(jī)理研究.pdf

1、在雷達(dá)系統(tǒng)前端中，除氣體放電T/R管之外，PIN限幅器是保護(hù)后面敏感器件不被自身泄漏功率和臨近大功率注入造成損傷的唯一器件。了解和掌握PIN限幅器在HPM電磁環(huán)境下?lián)p傷機(jī)制與規(guī)律對(duì)微波前端HPM防護(hù)技術(shù)發(fā)展具有重要意義。
　　論文開展了單級(jí)PIN限幅器HPM擊穿效應(yīng)機(jī)理理論和實(shí)驗(yàn)研究，利用Synopsys公司半導(dǎo)體物理工藝與器件模擬軟件Sentaurus建立了PIN限幅二極管二維TCAD模型，優(yōu)化選取合適物理模型，進(jìn)行HPM效應(yīng)仿

2、真。首先，完成了器件正向、反向直流特性和微波輸入、輸出特性仿真驗(yàn)證；其次，搭建注入效應(yīng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并進(jìn)行單級(jí)PIN限幅器注入實(shí)驗(yàn)，通過注入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果對(duì)比分析進(jìn)一步優(yōu)化器件模型參數(shù)；最后，論文開展了EMP脈沖和微波脈沖作用下PIN限幅器瞬態(tài)響應(yīng)仿真和結(jié)果數(shù)據(jù)對(duì)比分析；通過觀察EMP脈沖和微波脈沖下電流密度、電場(chǎng)分布以及溫度分布隨時(shí)間變化的關(guān)系，總結(jié)了PIN二極管微波擊穿損傷效應(yīng)機(jī)理規(guī)律。
　　EMP脈沖作用下，隨著脈沖反向偏壓的

3、增大，PIN二極管內(nèi)部電場(chǎng)逐漸向I層擴(kuò)展并在PN結(jié)邊緣部分率先發(fā)生雪崩擊穿；由于空間電荷效應(yīng)引起的負(fù)阻效應(yīng)導(dǎo)致產(chǎn)生電流絲現(xiàn)象，同時(shí)器件溫度上升。另一方面，雪崩電離率與溫度成負(fù)相關(guān)，因此造成電流絲的移動(dòng)；而在電流絲移動(dòng)的過程中，電流絲形狀和器件內(nèi)部最大電場(chǎng)強(qiáng)度基本不變且兩者位置重疊，但最大溫升與電流絲有位置延后并呈現(xiàn)越來越小的趨勢(shì)；當(dāng)器件溫升達(dá)到1000K時(shí)，電流絲不再移動(dòng)直至器件發(fā)生局部熱二次擊穿。
　　在大功率微波脈沖作用下，當(dāng)