金屬-氧化物-半導體場效應晶體管控制晶閘管(Metal-oxide-semiconductor Controlled Thrysitor,MCT)是一種硅基高壓器件,具有觸發(fā)延遲小、導通阻抗低、電流上升速率快等優(yōu)點,常用作爆炸箔起爆器的觸發(fā)開關。陽極短路型柵控晶閘管(Anode Shorted Metal-Oxide-Semiconductor Controlled Thrysitor,AS-MCT)是新一代的MCT,相較于常規(guī)MCT,具備常關斷能力,能夠簡化驅(qū)動電路,對導彈電子學系統(tǒng)的可靠性和小型化具有重要的作用,已經(jīng)逐步替代常規(guī)的MCT。AS-MCT為金屬-氧化物半導體場效應晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor,MOS)、多重雙極型晶體管構(gòu)建的復合型器件,工作物理機制復雜,在中子輻射場中,由于中子源不可避免的存在伴生γ輻射,器件內(nèi)部會同時產(chǎn)生位移損傷和電離損傷,嚴重影響起爆電路的脈沖放電性能,直至于無法起爆。AS-MCT是一種軍事用途明顯的高端半導體器件,一直禁運,特別是AS-MCT器件物理和輻射效應研究的公開資料非常少,嚴重阻礙了該類器件的自主研制、輻射效應...

【文章頁數(shù)】：197 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究工作的背景與意義
    1.2 柵控晶閘管產(chǎn)品的現(xiàn)狀
        1.2.1 國外產(chǎn)品情況
        1.2.2 國內(nèi)產(chǎn)品情況
    1.3 輻照效應的研究歷史與現(xiàn)狀
        1.3.1 典型輻射環(huán)境
        1.3.2 國外研究情況
        1.3.3 國內(nèi)研究情況
        1.3.4 柵控晶閘管的輻射效應研究
    1.4 爆炸箔起爆器的現(xiàn)狀
    1.5 現(xiàn)有問題和本文貢獻
    1.6 本論文的結(jié)構(gòu)安排
第二章 AS-MCT的器件物理分析
    2.1 器件結(jié)構(gòu)與基本工作原理
    2.2 不同結(jié)構(gòu)MCT電學性能的對比
    2.3 器件的關鍵電學特性
        2.3.1 轉(zhuǎn)移特性
        2.3.2 正向傳輸特性
        2.3.3 正向阻斷特性
        2.3.4 反向傳輸特性
        2.3.5 電流上升速率
    2.4 實驗樣品的結(jié)構(gòu)剖析
    2.5 本章小結(jié)
第三章 輻射效應及電容脈沖放電電路的理論和裝置
    3.1 位移輻射效應研究
        3.1.1 缺陷動力學
        3.1.2 電參數(shù)損傷
    3.2 電離輻射效應研究
        3.2.1 缺陷動力學
        3.2.2 電參數(shù)損傷
    3.3 電容脈沖放電原理
    3.4 輻照實驗裝置
        3.4.1 中子輻照裝置
        3.4.2 電離輻照裝置
    3.5 測試設備和測試方法
        3.5.1 電壓-電流測試
        3.5.2 電容-電壓測試
        3.5.3 深能級瞬態(tài)譜測試
        3.5.4 脈沖放電測試
    3.6 本章小結(jié)
第四章 AS-MCT的中子位移損傷效應
    4.1 輻照實驗過程
    4.2 基區(qū)緩變摻雜三極管增益損傷模型
        4.2.1 模型建立
        4.2.2 實驗驗證
    4.3 轉(zhuǎn)移特性損傷效應
        4.3.1 輻照前
        4.3.2 實驗結(jié)果與效應分析
    4.4 正向傳輸特性損傷效應
        4.4.1 輻照前
        4.4.2 實驗結(jié)果與效應分析
        4.4.3 觸發(fā)電流位移損傷模型
    4.5 正向阻斷特性損傷效應
        4.5.1 輻照前
        4.5.2 實驗結(jié)果與效應分析
        4.5.3 陽極漏電損傷模型
        4.5.4 擊穿電壓損傷模型
    4.6 脈沖放電特性損傷效應
        4.6.1 輻照前充電過程分析
        4.6.2 輻照前放電過程分析
        4.6.3 等效漏電阻
        4.6.4 充電過程的損傷效應
        4.6.5 放電過程的損傷效應
    4.7 材料參數(shù)損傷的表征
        4.7.1 摻雜濃度
        4.7.2 位移缺陷
    4.8 本章小結(jié)
第五章 AS-MCT的電離損傷效應
    5.1 輻照實驗過程
    5.2 轉(zhuǎn)移特性損傷損傷效應
        5.2.1 實驗結(jié)果
        5.2.2 損傷效應分析
        5.2.3 電離缺陷提取
    5.3 正向傳輸特性損傷
    5.4 正向阻斷特性損傷
        5.4.1 實驗結(jié)果
        5.4.2 漏電
        5.4.3 擊穿
    5.5 脈沖放電特性損傷效應
        5.5.1 等效漏電電阻
        5.5.2 充電過程的損傷
        5.5.3 放電過程的損傷
    5.6 本章小結(jié)
第六章 AS-MCT的抗輻射加固關鍵技術
    6.1 抗位移輻射加固
        6.1.1 材料選擇
        6.1.2 加固結(jié)構(gòu)
        6.1.3 參數(shù)分析與優(yōu)化
        6.1.4 工藝實施
        6.1.5 加固效果
    6.2 抗電離輻射加固
        6.2.1 加固結(jié)構(gòu)
        6.2.2 工藝實施
        6.2.3 加固效果
    6.3 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻
攻讀博士學位期間取得的成果



本文編號：3986484