高功率電磁脈沖輻射下半導體器件的擊穿效應.pdf

1、隨著半導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，半導體器件或電路必須工作在電磁脈沖干擾之下。特別地，當一個高功率電磁脈沖突然加載在晶體管上時，會導致晶體管的電擊穿或熱擊穿。通常情況下，確定EMP參數對半導體器件的干擾及損傷的影響可以通過試驗研究和理論研究的方法。但是由于受到器件、系統(tǒng)的復雜性和電磁環(huán)境諸多因素的限制，準確的試驗非常困難，因此有必要從理論上研究電磁脈沖對電子系統(tǒng)的破壞機理，而電子系

2、統(tǒng)的基本組成部分是半導體器件，所以首先要對半導體器件進行研究。 在本文中，我們運用理論研究的方法分析器件的擊穿和燒毀效應。本文的主要工作在以下幾方面： 首先，對半導體器件的EMP損傷機理進行了分析。分析了電磁脈沖干擾下電子設備破壞的物理基礎，并建立了微波干擾影響的典型模型,著重分析了半導體器件的損傷機理,并對典型器件進行了討論。 其次，介紹了半導體器件二維仿真的理論基礎，包括器件參數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)模型下半導體器件所滿足的剛性、耦合、非線性偏微分方程組，并對邊界條件及參數的確定進行了討論。 再次，介紹了利用時域有限元方法進行器件數值模擬的步驟，建立了基于時域有限元方法的二維穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的半導體器件數值模擬矩陣，然后用PISCESII-B軟件和FORTRAN語言對方程組進行了數值計算。得到了在電磁脈沖輻射下半導體器件的電特性和熱特性的仿真結果，以及器件內部的溫度分布。 最后，以薄膜晶體管和雙極