HPM作用下CMOS反相器的擾亂機(jī)理研究.pdf

1、由于現(xiàn)代電子設(shè)備周圍的電磁環(huán)境越來越復(fù)雜，加之微電子技術(shù)的不斷更新，半導(dǎo)體器件尺寸的持續(xù)縮小，導(dǎo)致電子設(shè)備中半導(dǎo)體器件對(duì)高功率微波也更加敏感。而在數(shù)字電路中，CMOS反相器作為基本單元門，憑借其低功耗、大噪聲容限和高集成度等優(yōu)勢(shì)以及CMOS工藝的低成本和易設(shè)計(jì)性得到了極其廣泛的應(yīng)用，也成為了最容易受到高功率微波影響的典型器件之一。因此，研究高功率微波作用下CMOS反相器的擾亂效應(yīng)很有必要。
　　本文利用ISE-TCAD器件仿真軟件

2、建立了在0.5μm工藝下的硅基CMOS反相器的二維模型，用正弦信號(hào)注入反相器nMOS源極的方法來等效HPM通過“后門”路徑耦合進(jìn)入CMOS反相器中，并以此來研究HPM對(duì)CMOS反相器的擾亂效應(yīng)。本文通過分析器件內(nèi)部電流密度及溫度等物理量的分布情況，從器件物理的角度對(duì)擾亂效應(yīng)進(jìn)行研究。本文討論了微波參數(shù)和反相器的不同工作狀態(tài)對(duì)CMOS反相器微波擾亂效應(yīng)的影響，同時(shí)研究了擾亂過程中的熱效應(yīng)，主要結(jié)論如下：
　　1、研究了不同電壓幅值的

3、正弦信號(hào)對(duì)CMOS反相器擾亂效應(yīng)的影響。結(jié)果表明，微波信號(hào)電壓幅值（功率）越大，CMOS反相器越容易發(fā)生擾亂效應(yīng)。這是由于電壓幅值越大，反相器中的閂鎖機(jī)制越容易被觸發(fā)。
　　2、研究了不同頻率的正弦信號(hào)對(duì)CMOS反相器擾亂效應(yīng)的影響。結(jié)果表明，微波頻率越低，CMOS反相器對(duì)微波擾亂越敏感。原因是微波頻率越低，其負(fù)半周期時(shí)間越長(zhǎng)，由p襯底和n+源之間的pn結(jié)正偏而形成的電流通路時(shí)間也越長(zhǎng)，熱量積累也越多，越容易導(dǎo)致內(nèi)部發(fā)生閂鎖效應(yīng)，

4、從而形成電源端與地之間的低阻通路。
　　3、通過分析CMOS反相器發(fā)生擾亂過程中的熱效應(yīng)，研究了器件內(nèi)部熱點(diǎn)轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部熱點(diǎn)位置從襯底p+區(qū)柱面移到pMOS溝道區(qū)。如果微波功率足夠大，在第一熱點(diǎn)處便可直接燒毀器件。如果第一熱點(diǎn)處器件沒有被損毀，第二熱點(diǎn)處器件也有可能間接地被毀傷。
　　4、研究了不同工作狀態(tài)下CMOS反相器的擾亂效應(yīng)。結(jié)果表明，反相器在高電平工作狀態(tài)下，更容易受到高功率微波影響而發(fā)生擾亂。這是由于兩個(gè)狀