驅動芯片作為智能功率集成電路中的重要組成部分,被廣泛應用于各個領域當中。當驅動芯片工作在星用馬達電機上時,芯片內部的半導體器件和電路由于長時間工作在輻照環(huán)境中,性能和可靠性會受到影響。因此,研究具有抗輻照加固性能的驅動芯片對航空航天事業(yè)的發(fā)展有重要的現實意義。本文基于1μm 600V BCD工藝平臺設計了一款星用抗輻照高壓柵驅動芯片,該芯片可兼容3.3V⁵V的TTL或CMOS邏輯輸入信號,可實現輸出電壓120V,芯片內部設置了死區(qū)產生模塊,用以防止半橋橋臂發(fā)生直通,此外還設置有保護模塊,使電路在非正常工作狀態(tài)下關斷。本文首先敘述了輻照效應的作用機理,明確了總劑量效應對MOS器件氧化層的影響。之后采用圍柵版圖結構的抗總劑量加固方案,并利用Sentaurus TCAD進行仿真驗證,以及對單粒子入射MOS器件后產生的瞬態(tài)電流模型進行建模仿真。隨后詳細的介紹了高壓柵驅動電路的設計過程,并用Cadence仿真軟件進行驅動電路子模塊的搭建和仿真,之后針對電路級輻照效應影響的分析對不同子模塊設計了不同的抗輻照加固方案,包括三模冗余機制和組合邏輯運算加固兩種方案。在對抗輻照加固方... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：95 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

單粒子瞬態(tài)脈沖電流仿真波形

電子科技大學碩士學位論文20圖3-3條柵NMOS在不同電荷密度下的轉移特性曲線在橫坐標軸Vgs小于0時MOS管關斷，電流應為0，但隨著固定電荷密度的增加，也即輻照總劑量的增加，器件在關斷時的漏電流也隨之增大。在電荷密度為1.0*102/cm2時，關斷的MOS管已有漏電流的出現，這會導致本應關斷的MOS管具有驅動負載的能力，使電路性能受到嚴重的影響；而在電荷密度為2.0*102/cm2時，關斷的MOS管漏電流已與開啟時電流值相當，此時NMOS管已經無法關閉，電路已無法正常工作。圖3-4為環(huán)柵結構的NMOS器件在不同電荷面密度的仿真情況：圖3-4環(huán)柵NMOS在不同電荷密度下的轉移特性曲線

電子科技大學碩士學位論文20圖3-3條柵NMOS在不同電荷密度下的轉移特性曲線在橫坐標軸Vgs小于0時MOS管關斷，電流應為0，但隨著固定電荷密度的增加，也即輻照總劑量的增加，器件在關斷時的漏電流也隨之增大。在電荷密度為1.0*102/cm2時，關斷的MOS管已有漏電流的出現，這會導致本應關斷的MOS管具有驅動負載的能力，使電路性能受到嚴重的影響；而在電荷密度為2.0*102/cm2時，關斷的MOS管漏電流已與開啟時電流值相當，此時NMOS管已經無法關閉，電路已無法正常工作。圖3-4為環(huán)柵結構的NMOS器件在不同電荷面密度的仿真情況：圖3-4環(huán)柵NMOS在不同電荷密度下的轉移特性曲線

【參考文獻】：
期刊論文
[1]空間輻射環(huán)境概述[J]. 李桃生,陳軍,王志強.  輻射防護通訊. 2008(02)
[2]MOSFET單粒子翻轉效應的二維數值模擬[J]. 郭紅霞,張義門,陳雨生,周輝,肖偉堅,龔仁喜,賀朝會,龔建成.  西安電子科技大學學報. 2002(04)

碩士論文
[1]一種抗輻照柵驅動電路設計[D]. 馮垚榮.電子科技大學 2019
[2]功率集成電路中抗輻照技術研究與設計[D]. 雷一博.電子科技大學 2019
[3]高壓柵驅動電路中抑制噪聲技術的研究與設計[D]. 劉力榮.電子科技大學 2017
[4]一種抗總劑量CMOS電路基本結構研究[D]. 陳孔濱.電子科技大學 2017
[5]42V智能功率直流伺服電機驅動芯片的設計[D]. 陶垠波.電子科技大學 2013



本文編號：3591002