高功率電磁脈沖輻射下半導(dǎo)體器件的擊穿效應(yīng).pdf

1、隨著半導(dǎo)體器件在民用和軍用系統(tǒng)中廣泛的使用，器件的可靠性問題研究越來越重要。在某些條件下，半導(dǎo)體器件或電路必須工作在電磁脈沖干擾之下。特別地，當(dāng)一個(gè)高功率電磁脈沖突然加載在晶體管上時(shí)，會(huì)導(dǎo)致晶體管的電擊穿或熱擊穿。通常情況下，確定EMP參數(shù)對(duì)半導(dǎo)體器件的干擾及損傷的影響可以通過試驗(yàn)研究和理論研究的方法。但是由于受到器件、系統(tǒng)的復(fù)雜性和電磁環(huán)境諸多因素的限制，準(zhǔn)確的試驗(yàn)非常困難，因此有必要從理論上研究電磁脈沖對(duì)電子系統(tǒng)的破壞機(jī)理，而電子系

2、統(tǒng)的基本組成部分是半導(dǎo)體器件，所以首先要對(duì)半導(dǎo)體器件進(jìn)行研究。 在本文中，我們運(yùn)用理論研究的方法分析器件的擊穿和燒毀效應(yīng)。本文的主要工作在以下幾方面： 首先，對(duì)半導(dǎo)體器件的EMP損傷機(jī)理進(jìn)行了分析。分析了電磁脈沖干擾下電子設(shè)備破壞的物理基礎(chǔ)，并建立了微波干擾影響的典型模型,著重分析了半導(dǎo)體器件的損傷機(jī)理,并對(duì)典型器件進(jìn)行了討論。 其次，介紹了半導(dǎo)體器件二維仿真的理論基礎(chǔ)，包括器件參數(shù)和模型建立所需的基本方程和邊界

3、條件。建立了二維穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)模型下半導(dǎo)體器件所滿足的剛性、耦合、非線性偏微分方程組，并對(duì)邊界條件及參數(shù)的確定進(jìn)行了討論。 再次，介紹了利用時(shí)域有限元方法進(jìn)行器件數(shù)值模擬的步驟，建立了基于時(shí)域有限元方法的二維穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的半導(dǎo)體器件數(shù)值模擬矩陣，然后用PISCESII-B軟件和FORTRAN語言對(duì)方程組進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。得到了在電磁脈沖輻射下半導(dǎo)體器件的電特性和熱特性的仿真結(jié)果，以及器件內(nèi)部的溫度分布。 最后，以薄膜晶體管和雙極