驅(qū)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(yīng)用于各個領(lǐng)域當(dāng)中。當(dāng)驅(qū)動芯片工作在星用馬達(dá)電機(jī)上時,芯片內(nèi)部的半導(dǎo)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(qū)動芯片對航空航天事業(yè)的發(fā)展有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文基于1μm 600V BCD工藝平臺設(shè)計了一款星用抗輻照高壓柵驅(qū)動芯片,該芯片可兼容3.3V⁵V的TTL或CMOS邏輯輸入信號,可實(shí)現(xiàn)輸出電壓120V,芯片內(nèi)部設(shè)置了死區(qū)產(chǎn)生模塊,用以防止半橋橋臂發(fā)生直通,此外還設(shè)置有保護(hù)模塊,使電路在非正常工作狀態(tài)下關(guān)斷。本文首先敘述了輻照效應(yīng)的作用機(jī)理,明確了總劑量效應(yīng)對MOS器件氧化層的影響。之后采用圍柵版圖結(jié)構(gòu)的抗總劑量加固方案,并利用Sentaurus TCAD進(jìn)行仿真驗(yàn)證,以及對單粒子入射MOS器件后產(chǎn)生的瞬態(tài)電流模型進(jìn)行建模仿真。隨后詳細(xì)的介紹了高壓柵驅(qū)動電路的設(shè)計過程,并用Cadence仿真軟件進(jìn)行驅(qū)動電路子模塊的搭建和仿真,之后針對電路級輻照效應(yīng)影響的分析對不同子模塊設(shè)計了不同的抗輻照加固方案,包括三模冗余機(jī)制和組合邏輯運(yùn)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(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)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(xué)碩士學(xué)位論文20圖3-3條柵NMOS在不同電荷密度下的轉(zhuǎn)移特性曲線在橫坐標(biāo)軸Vgs小于0時MOS管關(guān)斷，電流應(yīng)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(guān)斷時的漏電流也隨之增大。在電荷密度為1.0*102/cm2時，關(guān)斷的MOS管已有漏電流的出現(xiàn)，這會導(dǎo)致本應(yīng)關(guān)斷的MOS管具有驅(qū)動負(fù)載的能力，使電路性能受到嚴(yán)重的影響；而在電荷密度為2.0*102/cm2時，關(guān)斷的MOS管漏電流已與開啟時電流值相當(dāng)，此時NMOS管已經(jīng)無法關(guān)閉，電路已無法正常工作。圖3-4為環(huán)柵結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)移特性曲線

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文20圖3-3條柵NMOS在不同電荷密度下的轉(zhuǎn)移特性曲線在橫坐標(biāo)軸Vgs小于0時MOS管關(guān)斷，電流應(yīng)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(guān)斷時的漏電流也隨之增大。在電荷密度為1.0*102/cm2時，關(guān)斷的MOS管已有漏電流的出現(xiàn)，這會導(dǎo)致本應(yīng)關(guān)斷的MOS管具有驅(qū)動負(fù)載的能力，使電路性能受到嚴(yán)重的影響；而在電荷密度為2.0*102/cm2時，關(guān)斷的MOS管漏電流已與開啟時電流值相當(dāng)，此時NMOS管已經(jīng)無法關(guān)閉，電路已無法正常工作。圖3-4為環(huán)柵結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)移特性曲線

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]空間輻射環(huán)境概述[J]. 李桃生,陳軍,王志強(qiáng).  輻射防護(hù)通訊. 2008(02)
[2]MOSFET單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)的二維數(shù)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(xué)學(xué)報. 2002(04)

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



本文編號：3591002