本文關(guān)鍵詞：PIN限幅二極管微波擊穿效應(yīng)機理研究

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【摘要】：在雷達系統(tǒng)前端中,除氣體放電T/R管之外,PIN限幅器是保護后面敏感器件不被自身泄漏功率和臨近大功率注入造成損傷的唯一器件。了解和掌握PIN限幅器在HPM電磁環(huán)境下?lián)p傷機制與規(guī)律對微波前端HPM防護技術(shù)發(fā)展具有重要意義。論文開展了單級PIN限幅器HPM擊穿效應(yīng)機理理論和實驗研究,利用Synopsys公司半導體物理工藝與器件模擬軟件Sentaurus建立了PIN限幅二極管二維TCAD模型,優(yōu)化選取合適物理模型,進行HPM效應(yīng)仿真。首先,完成了器件正向、反向直流特性和微波輸入、輸出特性仿真驗證;其次,搭建注入效應(yīng)實驗系統(tǒng)并進行單級PIN限幅器注入實驗,通過注入實驗數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果對比分析進一步優(yōu)化器件模型參數(shù);最后,論文開展了EMP脈沖和微波脈沖作用下PIN限幅器瞬態(tài)響應(yīng)仿真和結(jié)果數(shù)據(jù)對比分析;通過觀察EMP脈沖和微波脈沖下電流密度、電場分布以及溫度分布隨時間變化的關(guān)系,總結(jié)了PIN二極管微波擊穿損傷效應(yīng)機理規(guī)律。EMP脈沖作用下,隨著脈沖反向偏壓的增大,PIN二極管內(nèi)部電場逐漸向I層擴展并在PN結(jié)邊緣部分率先發(fā)生雪崩擊穿;由于空間電荷效應(yīng)引起的負阻效應(yīng)導致產(chǎn)生電流絲現(xiàn)象,同時器件溫度上升。另一方面,雪崩電離率與溫度成負相關(guān),因此造成電流絲的移動;而在電流絲移動的過程中,電流絲形狀和器件內(nèi)部最大電場強度基本不變且兩者位置重疊,但最大溫升與電流絲有位置延后并呈現(xiàn)越來越小的趨勢;當器件溫升達到1000K時,電流絲不再移動直至器件發(fā)生局部熱二次擊穿。在大功率微波脈沖作用下,當剛處于反向偏壓時,與EMP脈沖作用類似在PN結(jié)邊緣出現(xiàn)電流密度集中的現(xiàn)象,說明器件局部已發(fā)生雪崩擊穿;在反向周期過程中,電場出現(xiàn)雙峰現(xiàn)象,其易引起雙結(jié)雪崩擊穿,導致器件不穩(wěn)定;溫度分布會隨著電場分布的變化而變化;在不同周期且都剛處于反向偏壓情況下,隨著時間的增加,電流密度開始出現(xiàn)向I層擴展的現(xiàn)象,但最高電流密度基本不變;觀察到溫度分布向I層兩側(cè)和PN結(jié)邊緣集中,并在局部雪崩擊穿地方出現(xiàn)溫度集中的斑點,共同造成器件局部發(fā)生熱二次擊穿。
【關(guān)鍵詞】：PIN限幅器 HPM 微波擊穿 損傷機理
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN312.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 課題研究背景和意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3 論文主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排13-15
• 第二章 PIN限幅器的工作原理15-25
• 2.1 PIN二極管15-18
• 2.1.1 PIN二極管基本結(jié)構(gòu)15
• 2.1.2 PIN二極管基本特性15-18
• 2.2 PIN二極管直流反向擊穿電壓理論分析18-22
• 2.3 PIN限幅器電路22-24
• 2.3.1 PIN限幅器簡介22-23
• 2.3.2 單級PIN限幅器設(shè)計分析23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第三章 PIN二極管與PIN限幅器TCAD建模25-38
• 3.1 工藝及器件仿真工具SENTAURUS-TCAD簡介25-27
• 3.2 PIN二極管模型建立27-33
• 3.2.1 PIN二極管二維模型建模27-28
• 3.2.2 物理模型選取28-33
• 3.3 PIN二極管模型直流特性仿真驗證33-34
• 3.4 單級PIN限幅器輸入/輸出特性仿真驗證34-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第四章 單級PIN限幅器注入實驗38-43
• 4.1 小信號頻域特性分析38-39
• 4.2 注入實驗系統(tǒng)39-42
• 4.2.1 實驗原理39-40
• 4.2.2 注入實驗40-42
• 4.3 本章小結(jié)42-43
• 第五章 單級PIN限幅器瞬態(tài)響應(yīng)43-72
• 5.1 無載頻EMP脈沖注入下瞬態(tài)響應(yīng)43-52
• 5.1.1 電場強度隨時間變化關(guān)系44-45
• 5.1.2 電流密度隨時間變化關(guān)系45-50
• 5.1.3 溫度分布隨時間變化關(guān)系50-52
• 5.2 大功率微波脈沖注入下瞬態(tài)響應(yīng)52-70
• 5.2.1 電流密度隨時間變化關(guān)系54-58
• 5.2.2 電場強度隨時間變化關(guān)系58-60
• 5.2.3 溫度分布隨時間變化關(guān)系60-64
• 5.2.4 不同微波脈沖參數(shù)下瞬態(tài)響應(yīng)64-70
• 5.3 本章小結(jié)70-72
• 第六章 結(jié)論72-74
• 6.1 本文的主要工作和成果72-73
• 6.2 下一步工作的展望73-74
• 致謝74-75
• 參考文獻75-78

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1 林鴻生;氫化非晶硅中空穴與電子的俘獲效應(yīng)──PIN型非晶硅太陽能電池穩(wěn)定性研究[J];固體電子學研究與進展;1994年02期

2 詹莉華,成玉芳;電橋隔離度和pin管實部對反射式移相器幅度平衡的影響[J];現(xiàn)代雷達;1997年05期

3 冉崇龍,盧國良,張玉興;PIN管微波毫微秒脈沖調(diào)制器[J];電子科技大學學報;1991年03期

4 Rock;;20Pin老電源也別急著更換[J];電腦迷;2013年03期

5 王國民;聞海霞;;基于MAXQ1850安全芯片的PIN輸入安全設(shè)計[J];無線互聯(lián)科技;2013年05期

6 謝國雄;來萍;王雪松;宋芳芳;王韌;代海鋒;;微波組件用pin梁式引線管熱元模型分析研究[J];電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗;2009年01期

7 范輝;陸雨田;;PIN雪崩光電二極管建模及其特性的研究[J];電子器件;2007年02期

8 施蔚;PIN的安全保護[J];中國安防產(chǎn)品信息;1995年04期

9 何清義，黃友恕，呂果林，朱維安;PIN結(jié)構(gòu)自掃描光電二極管列陣[J];半導體光電;1995年03期

10 端木義清;;寬帶單刀多擲PIN開關(guān)的設(shè)計[J];雷達與對抗;2005年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 丁瑤;尤覽;郭永新;劉發(fā)林;;基于PIN開關(guān)的可重構(gòu)雙頻F類功率放大器[A];2011年全國微波毫米波會議論文集（下冊）[C];2011年

2 張忠兵;歐陽曉平;陳亮;張顯鵬;;電流型PIN探測器電荷線性實驗研究[A];第七屆全國核儀器及其應(yīng)用學術(shù)會議暨全國第五屆核反應(yīng)堆用核儀器學術(shù)會議論文集[C];2009年

3 顧惠芳;王蘊儀;;8毫米波段PIN管開關(guān)[A];1985年全國微波會議論文集[C];1985年

4 劉呈斌;徐軍;羅慎獨;;高隔離微帶PIN單刀單擲開關(guān)[A];2003'全國微波毫米波會議論文集[C];2003年

5 周春芝;趙建興;;PIN型快中子劑量元件的中子能量沉積計算[A];第11屆全國計算機在現(xiàn)代科學技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用學術(shù)會議論文集[C];2003年

6 劉凡;徐恒戩;趙泓;羅晨;;轉(zhuǎn)pinⅡ基因白菜的遺傳分析及小菜蛾抗性鑒定[A];蔬菜分子育種研討會論文集[C];2004年

7 彭海波;王釋偉;丁大杰;韓運成;程銳;王鐵山;張國光;;新型PIN探測器的抗輻照性能研究[A];第十三屆全國核物理大會暨第八屆會員代表大會論文摘要集[C];2007年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 孟 威;福建高法認定“拼PIN”為馳名商標[N];中國質(zhì)量報;2004年

2 王建全;“拼PIN”被認定為馳名商標[N];中國鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)報;2004年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 卜慶云;馬鈴薯蛋白酶抑制劑Ⅱ基因PIN Ⅱ-2x的克隆及其轉(zhuǎn)化水稻的研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學;2005年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 宮振慧;PIN限幅二極管微波擊穿效應(yīng)機理研究[D];電子科技大學;2016年

2 楊森;4H-SiC PiN二極管α探測器研究[D];西安電子科技大學;2014年

3 蒙燕強;基于PIN管的微波寬帶開關(guān)陣研究[D];電子科技大學;2009年

4 石彥強;4H-SiC PiN結(jié)同位素電池的研究[D];西安電子科技大學;2011年

5 余峰;微結(jié)構(gòu)硅的制備及其PIN單元器件試制[D];電子科技大學;2014年

6 張麗麗;基于PIN值的信息不對稱對滬市流動性影響研究[D];哈爾濱理工大學;2013年

7 劉抗振;基于PIN型光電二極管的γ射線探測系統(tǒng)研究[D];中北大學;2006年

8 程月東;寬基硅二極管（PIN）探測器的研究[D];江南大學;2010年

9 何友亮;PIN隧穿場效應(yīng)晶體管的特性分析與設(shè)計優(yōu)化[D];沈陽工業(yè)大學;2015年

10 鄭俊平;GaAs基PIN限幅器設(shè)計與研究[D];西安電子科技大學;2013年

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