双极晶体管的低剂量率电离辐射效应

通过对npn管和pnp管进行不同剂量率的电离辐射实验,研究了双极晶体管的低剂量率辐射效应.结果表明,双极晶体管在低剂量率辐照下电流增益下降更为显著,这是由于低剂量率辐照在氧化层中感生了更多的净氧化物正电荷浓度,致使低剂量率下过量基极电流明显增大.而辐照后npn管比pnp管具有更大的有效表面复合面积,致使前者比后者有更大的表面复合电流,从而导致了在各种剂量率辐照下,npn管比pnp管对电离辐射都更为敏感.     

不同剂量率下偏置对双极晶体管电离辐照效应的影响

对双极晶体管进行了不同剂量率、不同偏置的电离辐照实验。结果表明，对于不同偏置条件，晶体管在低剂量率辐照下，电流增益都有更为明显的衰降；各种剂量率辐照下，电流增益在发射结反向偏置时比浮空偏置时有更为显著的下降。文章对相关机理进行了探讨。     

不同剂量率下NPN管和NMOSFET管的电离辐照效应

研究了 NPN双极晶体管和 NMOSFET在不同剂量率环境下的电离辐照效应。研究表明 ,NPN管在低剂量率辐照下 ,电流增益衰降更为显著 ,且具有真正的剂量率效应 ;而 NMOS管在低剂量率辐照下产生的阈电压负向漂移比高剂量率辐照时小 ,其辐照效应是时间相关效应 ,而非真正的剂量率效应。     

国产pnp双极晶体管在宽总剂量范围辐照下的ELDRS

研究了不同偏置条件下国产商用pnp型双极晶体管在宽总剂量范围内的辐射损伤特性和变化规律.实验结果表明,在100 rad(Si)/s和0.01 rad(Si)/s剂量率辐照下,总累计剂量达到200 krad (Si)时,这一宽总剂量范围内辐射损伤趋势均随着总剂量值不断累积而增大,且并未出现饱和.相同剂量率辐照下,发射结施加反偏状态时国产商用pnp双极晶体管的过剩基极电流变化最大,正偏下最小,零偏介于二者之间.两款晶体管均表现出明显的低剂量率损伤增强效应(ELDRS),且在反偏下ELDRS更显著.并对出现这一实验结果的损伤机理进行了探讨.     

双极晶体管的低剂量率辐射损伤增强效应

在辐射的剂量率范围内,无论是国产还是进1:21的双极晶体管,都有明显的低剂量率辐照损伤增强现象,且纵向NPN管比PNP管严重.本文对引起双极器件辐照损伤差异的机理进行了探讨,并讨论了双极器件的抗辐射加固技术.     

NPN双极晶体管的ELDRS效应及退火行为

对国产NPN双极晶体管在不同剂量率下的辐射效应和退火特性进行了研究.结果显示:在不同剂量率辐照下,NPN晶体管的特性衰降均非常明显.不仅晶体管的过剩基极电流明显增大,直流增益迅速下降,其集电极电流也随辐照总剂量的增加而逐渐衰减,且低剂量率辐照下损伤更明显.本中对造成各种实验现象的损伤机理进行了分析.     

双极器件和电路的不同剂量率的辐射效应研究

对不同类型和型号的国产及进口双极晶体管和运算放大器的不同剂量率的辐照效应及退火特性进行了研究。结果表明:在辐照的剂量率范围内,无论是国产还是进口的双极晶体管,都有明显的低剂量率辐照损伤增强现象,且NPN管比PNP管明显。双极运算放大器的研究结果显示:不同电路间的辐照响应差异很大,对有些电路而言,剂量率越低,损伤越大。有些电路虽有不同剂量率的辐照损伤差异,但这种差异可通过室温退火得到消除,因而只是时间相关的效应。文中对引起双极器件辐照损伤差异的机理进行了探讨。     

双极晶体管ELDRS实验及数值模拟

对典型双极晶体管的低剂量率辐射损伤增强效应进行了实验和数值模拟研究。选取了两种类型的双极晶体管,利用⁶⁰Co放射源开展了不同剂量率下的辐照实验,分析了双极晶体管基极电流等参数的变化规律;建立了衬底型NPN晶体管理论模型,利用半导体模拟软件模拟了载流子在氧化层中的输运、捕获及释放等物理过程,得到了NPN晶体管基极电流随总剂量和剂量率的变化规律。结果表明,双极晶体管在不同剂量率下表现出低剂量率辐射损伤增强效应,主要是因为高剂量率和低剂量率下晶体管基区氧化层内产生的氧化物陷阱电荷所形成的空间电场不同。     

高性能纵向pnp晶体管的研制

pnp晶体管中由于空穴的迁移率较电子的迁移率低得多,再加上纵向pnp管有比npn管严重得多的基区宽度调变效应,一般情况下,难以使纵向pnp管的性能与npn管的性能相媲美。我们从理论上分析了提高纵向pnp管性能的途径,并设计了一套新的工艺流程。在p型外延材料上研制出了BV_(ceo)≥90V、V_(be)≤0.8V、f_T=900MHz、V_(ces)=0.2V、β=60～150、厄利电压大于150V的纵向pnp晶体管。在P型单晶材料上研制出了BV_(ceo)≥65V、f_T≥560MHz、β=60～150的纵向pnp晶体管。具有这种性能的纵向pnp管目前在国内外还很少见。     

集电极偏置电流对硅npn晶体管γ辐照效应的影响

对硅npn双极晶体管(C2060)室温下不同集电极偏置电流条件下γ辐照的总剂量效应进行了研究.结果表明,npn晶体管的辐照损伤程度随着辐照总剂量的增加而增加;尤其是实验中发现:在相同的辐照总剂量下随着辐照时集电极偏置电流的增加,晶体管的辐照损伤程度却在减轻.空间电荷模型的观点并不能很好地解释辐照损伤与辐照集电极偏置电流的关系.文章对空间电荷模型进行了修正,认为除氧化物俘获电荷和界面俘获电荷外,还会在外基区Si-SiO2界面附近形成电中性的电偶极子.利用修正后的理论可以很好地解释所有的实验结果.