半导体三极管静电放电电磁脉冲效应实验研究
随着微电子技术的迅速发展，微电子器件体积越来越小，工艺越来越精细，集成度越来越高，导致微电子器件对各种电磁能量也越来越敏感。在电磁环境日益复杂的今天，提高各类微电子器件的抗电磁能力迫在眉睫。静电放电作为一种常见的近场危害源，放电过程中可形成高电压、强电场、瞬时大电流，并伴有强电磁辐射形成的电磁脉冲，对各种微电子系统危害极大。研究静电放电对半导体三极管的干扰与损伤可以为今后研究其它电磁脉冲源(如雷电、射频辐射、高功率微波、核电磁辐射等)对微电子系统的影响打下良好的基础，具有十分重要的意义。本文分析了国内外静电放电电磁脉冲效应研究的状况及发展趋势、静电放电电磁脉冲特性、静电放电模型和静电放电模拟方法，重点对3DG218和2SC3358两种硅微波低噪声三极管进行了静电放电电磁脉冲效应实验，得到了一些初步的结论。
(1)实验结果表明，三极管对静电放电电磁脉冲最敏感的部位是集电结，最灵敏参数是发射结反向截止电流IEBo和集电极-发射极反向击穿电压VBRCEo，次灵敏参数是共发射极直流电流放大倍数hFE；
(2)实验发现，小电压(0.5V)下的发射结反向截止电流IEBo在三极管损伤或失效前出现突然增大的现象，失效前小电流下的放大倍数hFE有时会迅速减小，很可能说明三极管出现潜在性的损伤；
(3)反向电压超过击穿电压前只有很小的电流流过，在击穿时，电流因热点聚集和电流集中导致pn结发热，电阻减小，电流迅速增大，pn结形成熔融通道导致毁坏，说明此类三极管的损伤机理属于热二次击穿；
(4)不同脉宽方波电磁脉冲注入时，无论是从损伤电压还是从能量的角度分析，集电结都要比发射结更加敏感；
(5)在研究了损伤电压、最敏感端对和最灵敏参数的同时，对损伤功率进行了详细测试，得出了损伤功率表达式；通过对损伤功率进行统计分布，发现三极管损伤能量值基本符合正态分布；三极管的损伤模式属于短路，损伤原因是热二次击穿。
半导体三极管;静电放电;电磁脉冲效应;微电子器件;强电磁辐射
河北师范大学
硕士
凝聚态物理
李玉现;武占成
2008
中文
TN321;O461.25
51
2009-04-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）