【摘要】：近年來,高功率微波(HPM)對以計(jì)算機(jī)為代表的數(shù)字電路擾亂、毀傷作用以及防護(hù)技術(shù)研究成為眾多學(xué)者關(guān)注熱點(diǎn)。為了進(jìn)一步分析微波脈沖對數(shù)字電路的作用過程與損傷機(jī)理,針對數(shù)字電路器件級效應(yīng)研究是其中的一個重要環(huán)節(jié)。當(dāng)前,CMOS技術(shù)在數(shù)字電路系統(tǒng)應(yīng)用中仍占據(jù)主導(dǎo)地位;另一方面,靜電(ESD)保護(hù)電路廣泛存在于CMOS數(shù)字電路輸入、輸出端口,且與器件緩沖、邏輯電路部分相對獨(dú)立,耦合進(jìn)入電路的微波脈沖將首先與ESD保護(hù)電路產(chǎn)生作用。盡管有學(xué)者開展了包含ESD電路在內(nèi)的CMOS電路單元器件反相器HPM效應(yīng)與建模研究工作,但相關(guān)ESD部分模型并未考慮對ESD脈沖能量泄放通道起著關(guān)鍵作用的寄生電路建模。本論文以CMOS反相器為切入點(diǎn),重點(diǎn)進(jìn)行了基于MOSFET晶體管ESD保護(hù)電路HPM效應(yīng)SPICE建模技術(shù)研究,結(jié)合實(shí)驗(yàn)室數(shù)字電路HPM效應(yīng)機(jī)理研究基礎(chǔ),構(gòu)建了一個較為完整的CMOS反相器HPM效應(yīng)典型電路模型,并進(jìn)行了微波脈沖注入效應(yīng)模擬仿真,由此完成了一些HPM效應(yīng)機(jī)理規(guī)律分析。首先,基于CMOS數(shù)字電路端口ESD保護(hù)電路工作原理,優(yōu)化了MOSFET寄生晶體管與襯底電阻電路參數(shù),構(gòu)建了ESD保護(hù)電路(ggNMOS和gcPMOS)等效電路模型,并進(jìn)行了單管功能電路模擬計(jì)算驗(yàn)證;其次,建立了人體放電模式(HBM)仿真測試電路,使用一個單級反相器作為負(fù)載,對具有g(shù)gNMOS、gcPMOS電路組合形式的端口ESD保護(hù)電路進(jìn)行功能測試,仿真表明:在HBM測試波形下,本文所構(gòu)建的ESD保護(hù)電路能夠有效降低反相器邏輯電路輸入ESD電平至敏感電壓范圍以下,端口放電仿真波形與文獻(xiàn)結(jié)果取得良好一致;最后,對某多級反相器HPM電路模型(輸入端口ESD保護(hù)電路采用上述電路拓?fù)?進(jìn)行微波脈沖注入HSPICE模擬仿真研究,并對比分析無ESD保護(hù)電路的仿真結(jié)果,從而了解和掌握ESD保護(hù)電路在CMOS數(shù)字電路HPM擾亂效應(yīng)中的作用機(jī)理。模擬計(jì)算與仿真結(jié)果表明:輸入端口ESD保護(hù)電路具有一定的電容加載濾波效應(yīng),使得擾亂閾值增大;在較低載波頻率微波脈沖作用下,ESD保護(hù)電路ggNMOS與gcPMOS響應(yīng)保持動態(tài)平衡,使得CMOS反相器輸入邏輯擾亂電平在略低于VCC/2處達(dá)到穩(wěn)態(tài);而在較高載波頻率微波脈沖作用下,ESD保護(hù)電路ggNMOS與gcPMOS響應(yīng)平衡被破壞,CMOS反相器輸入邏輯擾亂電平穩(wěn)態(tài)點(diǎn)隨微波脈沖頻率的繼續(xù)增大而持續(xù)上升。產(chǎn)生這一效應(yīng)的主要機(jī)理是gcPMOS與ggNMOS中少數(shù)載流子高頻頻率響應(yīng)差異。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN431.2

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