Компьютерное моделирование характеристик цифровых КМОП схем в условиях повышенной температуры и ионизирующего радиационного воздействия

Воздействие ионизирующих излучений - фактор, ухудшающий параметры элементов электронных схем. Соотношение от дозы облучения при изменении порогового напряжения при разных значениях напряжения на затворе полевого транзистора с изолированным каналом.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 05.08.2018
Размер файла 4,6 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

В настоящее время КМОП схемы используются в аппаратуре управления космических аппаратов и другие в расширенном температурном диапазоне, при этом такая аппаратура подвергается и радиационному воздействию. При изменении температуры и влиянию радиации характеристики компонентов схем изменяются, что приводит к изменению характеристик схем. Поэтому необходимо исследовать, как меняются характеристики КМОП схем при повышенной температуре, ионизирующем радиационном воздействии и совместном влиянии на данный прибор.

Разработка электронных систем для военных, космических и других специальных применений требует учета влияния радиации на их функционирование. Воздействие ионизирующих излучений на электронные схемы существенно ухудшают параметры их элементов и как результат - характеристики построенных на них схем. Для учета этих явлений необходимо иметь схемотехнические модели элементов схем, включающие параметры, зависящие от облучения.

Использование средств математического моделирования для прогнозирования работоспособности схем в условиях радиации позволяет облегчить решение этой задачи, уменьшая число требуемых экспериментов. Использование программ схемотехнического анализа, таких, как LTSpice, позволяет оценить влияние различных конструктивно-технологических факторов на радиационную стойкость схем еще на стадии проектирования.

Целью работы является компьютерное моделирование характеристик цифровых КМОП схем в условиях повышенной температуры и ионизирующего радиационного воздействия.

Для реализации этой работы необходимо решить следующие задачи:

1. Подобрать источники необходимой литературы;

2. Получить параметры моделей транзисторов с учетом влияния температуры и радиации.

3. Провести расчеты характеристик цифровых схем МОП - транзисторов с учетом повышенной температуры;

4. Провести расчеты характеристик цифровых схем МОП - транзисторов с учетом факторов полученной дозы;

5. Провести расчеты характеристик цифровых схем МОП - транзисторов с учетом совместного влияния повышенной температуры и ионизирующего радиационного воздействия;

6. Провести анализ полученных результатов.

В настоящей работе в условиях повышенной температуры и ионизирующего радиационного воздействия промоделированы схемы МОП - транзисторов.

1. Теоретическая часть

МОП - транзисторы широко используются в интегральных схемах из-за их компактного размера. Примерами могут служить схемы микшеров для телевизоров и радиоприемников из-за низких модуляционных искажений. Более того, МОП -транзисторы также применяют в схемах контроля звука, ведь они обеспечивают большую изоляцию между их выводами затвора и стока. В таких областях, как цифровая электроника и оптоволоконные системы, МОП - транзисторы тоже находят применение.

МОП - транзисторы очень чувствительны к повышению температуры, электрическим перегрузкам и сильно проникающим излучениям.

1.1 Влияние температуры на характеристики МОП-транзистора

Определенно, тепловые параметры МОП - транзистора характеризуют его устойчивость при работе в диапазоне температур [3, 4, 5, 6]. Когда происходит изменение температуры, свойства полупроводниковых материалов тоже изменяются, что приводит к изменению параметров МОП - транзистора, прежде всего, тока стока, крутизны, а после и тока утечки затвора. Температурную зависимость изменения тока стока можно определить следующими факторами: изменив, во-первых, подвижность основных носителей заряда в канале, во-вторых, контактную разность потенциалов р-n перехода. С ростом температуры происходит уменьшение контактной разности потенциалов, спад сопротивления канала и увеличение тока. Однако с повышением температуры уменьшается подвижность носителей заряда в канале и тока стока. Эти факторы компенсируют друг друга при определенных условиях и ток МОП - транзистора уже не зависит от температуры. Как правило, зависимость крутизны характеристики от температуры у МОП - транзисторов аналогичная току стока, а именно при повышении температуры будет увеличиваться ток утечки затвора. Тем не менее, абсолютное изменение тока несущественно, его необходимо учитывать при больших сопротивлениях в цепи затвора. Следовательно, изменение тока утечки затвора в данном случае приведет к значительному изменению как напряжения на затворе МОП - транзистора, так и режима его работы.

При производстве транзисторов главным образом влияние на чувствительность МДП - приборов к облучению проявляют технологические условия, а также зависящий от них характер дефектности диэлектрика. Одним из технологических факторов, которые влияют на поведение МОП приборов при облучении, являются температура.

К температурно-зависимым параметрам МОП - транзистора относятся пороговое напряжение, удельная крутизна и поверхностная подвижность. Пороговое напряжение следует называть значением напряжения затвор-исток, при котором ток стока становится практически равным нулю и его принято обозначать как Vth (Рис. 1). Как правило, усилительные свойства транзистора определяются значением крутизны S. Немаловажным параметром зависимости от температуры является поверхностная подвижность м носителей заряда, которая описывает скорость дрейфа частиц при приложении электрического поля (Рис. 2).

1.2 Учет температурных эффектов в SPICE модели МОПТ

В данной работе использована модель BSIM. Для рассмотрения температурных эффектов данных параметров используются выражения [1]:

- для порогового напряжения - зависимость вида:

- для поверхностной подвижности - зависимость вида:

- для удельной крутизны (позволяет оценить крутизну проходной характеристики МОП - транзистора) - зависимость вида:

,

где Tnom - номинальная температура,

KT - температурный коэффициент,

T - практическая температура моделирования,

UTE - температурный коэффициент подвижности,

VGS - напряжение затвор-исток.

Рис. 1. Изменение порогового напряжения Vth = f (T) МОП - транзистора

Рис. 2. Температурная зависимость подвижности и крутизны МОП-транзистора

1.3 Влияние радиации на характеристики МОП-транзистора

В работе представлена модель МОП - транзистора, которая обеспечивает более корректное описание характеристик транзистора после облучения. Непрерывность характеристик модели повышает точность расчета цифровых схем и дает возможность для более точного вычисления токового критерия для порогового напряжения [10].

Для описания характеристик облученных МОП - приборов можно использовать имеющиеся модели транзисторов, введя в них зависимость параметров от облучения.

Такие приборы, как МДП - транзисторы крайне чувствительны к воздействию радиации [8, 9]. Так показало исследование радиационной стойкости. Обусловлено, что деградация параметров данных приборов определена эффектами, которые происходят в диэлектрике и на границе раздела диэлектрик - полупроводник. Поскольку деградация параметров при облучении МДП - приборов совершается, прежде всего, именно из-за эффекта ионизации, то можно сказать, что преобладающее влияние оказывает сильно ионизирующие излучения. Так как SiO2 является естественным окислом на кремнии, в большинстве случаев он используется в качестве диэлектрика под затвором. Любой иной диэлектрик не подходит, поскольку приводил бы к худшей ситуации. Второе название таких приборов получили МОП - транзисторы, основой которых является МОП-структура (Рис. 3).

Рис. 3. Активная область МДП-транзистора

транзистор ионизирующий электронный

Когда ионизирующая радиация воздействует на МОП - структуру, как показывают исследования, появляются следующие неисчезающие после снятия облучения эффекты: на граничной области полупроводник - диэлектрик возрастает плотность быстрых поверхностных состояний; постепенно накапливается пространственный положительный заряд во внутренней части слоя диэлектрика.

В этих перечисленных эффектах изменяется заряд границы раздела, повышается скорость поверхностной рекомбинации, а также увеличивается рассеяние носителей заряда на поверхности.

Следует отмтеить, что в процессе облучения становится меньше, как положительный потенциал на затворе, так и встроенный заряд. Встраивание заряда совершалось бы несущественно из-за контактной разности потенциалов, если бы в диэлектрике не было поля в процессе облучения. Таким образом, подведя итог, можно сказать, что изменение радиационных эффектов в МДП - структурах, собственно зависит от режима работы прибора.

В МДП - транзисторе основными параметрами, которые наиболее чувствителен к облучению, являются пороговое напряжение и удельная крутизна. При воздействии радиации Vth может изменяться в следующих условиях: если происходит изменение в объеме полупроводника концентрации легирующей примеси, на граничной области Si/SiO2 поверхностной плотности состояний, а также изменение в диэлектрике плотности объемного заряда.

Определенно, существенные изменения Vth происходят из-за введения в объеме SiO2 положительного заряда, тогда при облучении может появиться проводящий канал, если уже не будет смещения на затворе. Затем, чтобы канал ликвидировать, нужно подать отрицательное смещение на затвор. Далее за счет изменений, которые произошли с возникновением встроенного положительного заряда в окисле, пороговое напряжение в связи с введением положительного заряда в SiO2, как правило, будет сдвигаться в сторону отрицательных смещений. Можно сделать вывод, что полностью меняется условие работы прибора в схеме из-за изменения порогового напряжения.

При облучении помимо изменения порогового напряжения необходимо учитывать и много других неконтролируемых параметров. Только нужно учитывать, что закономерности данного изменения будут зависеть от знака потенциала на затворе при облучении. Определенно также, что будет происходить насыщение изменения порогового напряжения при долгом воздействии радиации (Рис. 4).

Рис. 4. Соотношение от дозы облучения при изменении порогового напряжения при разных значениях напряжения на затворе

Итак, чем толще диэлектрик, тем довольно-таки большие могут возникнуть изменения порогового напряжения при облучении.

Тем не менее сдвиг порогового напряжения может быть связан, как и с зарядом в окисле, так и с зарядом поверхностных состояний. Исходя из отечественных и зарубежных исследований в МОП - структурах при воздействии облучения может быть и положительный заряд, и отрицательный. При этом знак заряда, наведенного радиацией, определяется от местоположения радиационных повреждений в МДП - структуре, способа выращивания пленки SiO2, а также от типа подложки.

При облучении, безусловно, в кремнии n-типа проводимости возникают дефекты акцепторного типа на границе раздела, в кремнии же р-типа проводимости появляются дефекты донорного типа. Из этого следует, что при облучении структур с подложкой р-типа формируется положительный заряд в приповерхностном слое кремния, соответственно, с подложкой n-типа создается отрицательный заряд. Известно, что знак суммарного наведенного заряда и его величина для структуры, которая облучена и которая образовалась на кремнии n-типа обусловливается разностью зарядов на подложке, а также в окисле, очевидно, что для структуры на кремнии р-типа устанавливается суммой. Это можно подтвердить экспериментальными результатами. Определенно, когда облучена МОП - структура с термически выращенным окислом на подложке из кремния n-типа, то происходит повышение дозы облучения, причем сперва накапливается отрицательный заряд, после - положительный. Иначе говоря, в пленке SiO2 скорость, в которой образовался положительный заряд, становится меньше, чем скорость, в которой образовался отрицательный заряд в приповерхностном слое кремния n-типа. Если дальше увеличивать дозу облучения, заряд на границе раздела будет насыщаться, положительный же заряд в SiO2 продолжит возрастать.

По данной модели можно сделать вывод: при облучении МОП-структур образование отрицательного заряда может быть только тогда, когда используется подложка n-типа, с подложкой же р-типа в приборах, которые облучены, будет появляться лишь положительный заряд.

Таким обьразом, создавая радиационно-стойкие МДП - транзисторы, нужно предусматривать применяемые методы повышения радиационной стойкости транзисторов с р-каналом, которые могут стать неэффективными для транзисторов с n-каналом, и наоборот.

Соотношение поглощенной дозы радиации при разных мощностях дозы и величины сдвига напряжения плоских зон представлено на Рис. 5. Из этого рисунка можно увидеть, что значительный сдвиг по напряжению появляется начиная с дозы 104 рад, а также заметно, что кривая стремится к насыщению при дозах выше 108 рад. Еще можно добавить, что зависимости от мощности дозы не проявляются и эффект определяется исключительно полной поглощенной дозой.

Рис. 5. МДП-структура-сдвиг напряжения плоских зон от поглощенной дозы радиации с разными мощностями дозы

К радиационно-зависимым параметрам МДП - транзисторов относятся: пороговое напряжение и крутизна выходной характеристики. Определенно, при накоплении положительного заряда сдвигаются выходные характеристики и изменяется величина Vth, а уже при увеличении плотности быстрых поверхностных состояний уменьшается крутизна выходной характеристики. Помимо этого оба эффекта приводят для р-канальных к увеличению тока стока, для n-канальных приборов - к уменьшению.

Можно сделать вывод, для повышения радиационной стойкости МДП-транзисторов необходимы соответствующие технологические приемы, или нужно задавать оптимальный режим работы транзистора.

При выборе более оптимального режима работы стоит отметить, что, так как при облучении значительные изменения порогового напряжения проявляются, когда положительное напряжение на затворе, соответственно, следует работать при отрицательных смещениях на затворе.

1.4 Определение параметров транзисторов при совместном влиянии температуры и радиации

Параметры диэлектрика, полупроводниковой подложки и самого транзистора определяются из основных характеристик транзистора. Конструктивными параметрами транзистора являются ширина W и длина канала L. Удельную емкость подзатворного диэлектрика COX, а также его толщину можно найти из измерения емкости затвора в режиме обогащения. Подвижность носителей µn и величину порогового напряжения Vth можно рассчитать либо из характеристик в области отсечки, либо из характеристик в линейной области.

Определение параметров схемотехнической модели МОП - транзистора производится следующим образом: параметры для необлученных транзисторов определяются путем подгонки модельных кривых к измеренным характеристикам. Используется зависимость порогового напряжения от размеров транзисторов.

В работе используются данные по транзисторам из [2].

Параметры МОП - транзисторов:

n-канальный p-канальный.

W = 1 мкм W = 1 мкм.

L = 0,28 мкм L = 0,28 мкм.

Зависимость параметров МОП - транзисторов от облучения связана с наведенными радиацией зарядами в окисле и поверхностных состояний. Знание зависимости этих зарядов от полученной дозы позволяет построить дозовую зависимость параметров транзисторов.

В данной работе выбран метод предпороговых вольт-амперных характеристик. При этом методе величины наведенных зарядов определяются исходя из сдвига порогового напряжения и изменения крутизны зависимости тока стока от напряжения на затворе.

Таким образом, предложенная модель МДП - транзисторов по измеренным характеристикам позволяет достаточно простым способом:

1) учесть влияние облучения на переходные и передаточные характеристики транзистора;

2) получить параметры модели транзистора, необходимые для схемотехнического моделирования.

Данные по транзисторам с учетом влияния температуры и радиации взяты из работы [2].

В статье [2], посвященной проектированию схемы источника опорного напряжения, приведены данные по МОП - транзисторам 130 нм частично-объединенного КНИ КМОП с толщиной оксида затвора 5 нм и минимальной длиной 280 нм, с учетом влияния температуры и радиации. SPICE (BSIM3SOI), доступные для этой технологии, коммерчески подтверждены до 150°C [11-15]. Авторами данной статьи была проверена достоверность их моделей до 200°C, сравнив сток-затворные характеристики, характерные для транзистора MOSFET, путем моделирования, и из измерений для разных температур (25, 150, 175 и 200°C). По мнению авторов, на рисунках данной статьи (Рис. 6, 7) показаны два примера хорошего соответствия между имитируемыми и измеренными кривыми для NMOS и PMOS-транзисторов при 25°C и 200°C в подпороговой области, представляющей интерес.

Рис. 6. Смоделированные и измеренные в статье [2] кривые сток-затворных характеристик при 25°C, VDS = 1,5 В, W = 1 мкм, L = 0,28 мкм.

Рис. 7. Смоделированные и измеренные в статье [2] кривые сток-затворных характеристик при 200°C, VDS = 1,5, W = 1 мкм, L = 0,28 мкм.

В статье [2] представлено, что для того, чтобы понять эффект от сочетания излучения и высоких температур на проектируемой опорной цепи напряжения, пороговые напряжения Vthn,p для использованных КНИ-транзисторов были получены в одинаковых условиях (облучение + температура). Гамма-излучение может привести в окиси и сборы интерфейс наращивания. (Nох и Nit). Они сдвигают порог напряжения (Vthn (Nit - Nох) и |Vthp| (Nit + Nох)) и ухудшают подвижность в транзисторе.

Таким образом, для PMOS (Рис. 8) абсолютное значение |Vthp| увеличивается с радиацией. Этот эффект усиливается при 200°С из-за более высокого Nit. Для NMOS транзистора (Рис. 9) при комнатной температуре индуцированные Nох заряды являются доминирующими Nit, и поэтому значение Vthn незначительно уменьшается. При 100°С наблюдается баланс между Nох и Nit и сохраняет относительно стабильные значения для Vthn по сравнению с дозой облучения. Nit становится доминирующим при 200°С и приводит к увеличению порогового напряжения NMOS с дозой [16-22].

Рис. 8. Изменение значения напряжения VthPMOS vs TID при разных температурах из статьи [2]

Рис. 9. Изменение значения напряжения VthNMOS vs TID при разных температурах из статьи [2]

2 Практическая часть

2.1 Параметры моделей МОП-транзисторов при влиянии радиации и температуры

В данной работе были промоделированы изменения характеристик при повышенной температуре в КМОП схемах. Работа была выполнена в программе LTSpise. LTSpice это программа, которая дает возможность производить симуляцию работы электрических схем с использованием алгоритма SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) [7].

Были скорректированы параметры моделей МОПТ: U0 и VTH0 (таблица 1) с целью учета влияния радиации на характеристики моделей в соответствии со статьей [2]. Полный перечень параметров моделей МОП транзисторов приведен после заключительного этапа данной работы (Приложение Параметры моделей МОПТ).

Таблица 1. Скорректированные под статью [2] параметры МОП - транзистора

Внешние условия

Параметр VTH0

Параметр U0

Температура

Радиация

N-канальный

P-канальный

N-канальный

P-канальный

27С

0 крад

-0,2

0,1

0,0165

0,0155

27С

400 крад

-0,2

0,085

0,0165

0,0155

27С

1000 крад

-0,2

0,075

0,0165

0,0155

100С

0 крад

-0,2

0,1

0,0165

0,0155

100С

400 крад

-0,2

0,07

0,0165

0,0155

100С

1000 крад

-0,2

0,05

0,0132

0,0124

200С

0 крад

-0,2

0,1

0,0165

0,0155

200С

400 крад

-0,14

-0,03

0,0165

0,0155

200С

1000 крад

-0,09

-0,08

0,0115

0,0108

2.2 Моделирование логических схем

Расчет передаточных характеристик схемы 2И-НЕ

На Рис. 10 представлена схема расчета передаточной характеристики 2И-НЕ.

Рис. 10. Схема 2И-НЕ для расчета передаточной характеристики

На Рис. 11 представлен график схемы 2И-НЕ с учетом влияния температуры от 27С до 200С.

Рис. 11. Смоделированные характеристики схемы 2И-НЕ МОП - транзистора с учетом влияния температуры

Из Рис. 11 следует заметить, что параметры VTH0 и U0 в данном случае изменению не подвергались, они остались стандартными для указанного диапазона температур, а именно: у n-канального МОП - транзистора параметры VTH0 = -0,2, U0 = 0,0165, у p-канального МОП-транзистора - VTH0 = 0,1, U0 = 0,0155.

На Рис. 12, 13, 14, 15 видны значительные изменения характеристик МОП - транзистора схемы 2И-НЕ при совместном влиянии температуры и радиации.

Рис. 12. Смоделированные характеристики схемы 2И-НЕ МОП - транзистора с учетом влияния температуры 27С и радиации 0, 400 и 1000 крад

Из Рис. 12 видно, что с учетом совместного влияния комнатной температуры и воздействия ионизирующего излучения были изменены следующие параметры МОП - транзисторов: при 400 крад у n-канального МОП - транзистора параметр VTH0 = -0,2, U0 = 0,0165, у p-канального - параметр VTH0 = 0,085, U0 = 0,0155; при 1000 крад у n-канального МОП - транзистора параметры VTH0 и U0 остались такими же, у p-канального - параметр VTH0 = 0,075, U0 = 0,0155.

Для наглядности на Рис. 13 представлен график данной схемы в приближенном виде от 1,0V.

Рис. 13. Смоделированные характеристики схемы 2И-НЕ МОП - транзистора с учетом влияния температуры 27С и радиации 0, 400 и 1000 крад в приближенном виде

Рис. 14. Смоделированные характеристики схемы 2И-НЕ МОП - транзистора с учетом влияния температуры 100С и радиации 0, 400 и 1000 крад

Из Рис. 14 при температуре 100С и воздействии ионизирующего излучения были изменены параметры следующим образом: VTH0 = -0,2, U0 = 0,0165 - у n-канального МОП - транзистора при 400 крад; VTH0 = 0,07, U0 = 0,0155 - у p-канального МОП - транзистора при такой же радиации; при 1000 крад у n-канального МОП - транзистора параметры VTH0 = -0,2, U0 = 0,0132, у p-канального - VTH0 = 0,05, U0 = 0,0124.

Рис. 15. Смоделированные характеристики схемы 2И-НЕ МОП - транзистора с учетом влияния температуры 200С и радиации 0, 400 и 1000 крад

Из Рис. 15 видны значительные изменения с учетом совместного влияния температуры 200С и воздействии ионизирующего излучения в параметрах МОП - транзисторов: при 400 крад у n-канального МОП - транзистора параметр VTH0 = -0,14, U0 = 0,0165, у p-канального - VTH0 = -0,03, U0 = 0,0155; при 1000 крад у n-канального МОП - транзистора параметры VTH0 = -0,09, U0 = 0,0115, у p-канального - VTH0 = -0,08, U0 = 0,0108.

Далее аналогичным образом параметры n-канального и p-канального МОП - транзистора при совместном влиянии температуры и радиационного воздействия подставлялись в схемы: 2ИЛИ-НЕ, 3И-НЕ, 3ИЛИ-НЕ, «исключающее или» и D-триггер.

Результаты изменения характеристик данных схем отражены на графиках.

Расчет передаточных характеристик схемы 2ИЛИ-НЕ.

На Рис. 16 представлена схема расчета передаточной характеристики 2ИЛИ-НЕ, а на Рис. 17 - зависимость температуры этой схемы на характеристики МОП - транзистора.

Рис. 16. Схема 2ИЛИ-НЕ для расчета передаточной характеристики

Рис. 17. Смоделированные характеристики схемы 2ИЛИ-НЕ МОП - транзистора с учетом влияния температуры

На Рис. 18, 19, 20, 21 представлены графики при влиянии температуры и радиации на характеристики МОП - транзистора схемы 2ИЛИ-НЕ.

Рис. 18. Смоделированные характеристики схемы 2ИЛИ-НЕ МОП - транзистора с учетом влияния температуры 27С и радиации 0, 400 и 1000 крад

Для наглядности на Рис. 19 представлен график данной схемы в приближенном виде от 0.6V.

Рис. 19. Смоделированные характеристики схемы 2ИЛИ-НЕ МОП - транзистора с учетом влияния температуры 27С и радиации 0, 400 и 1000 крад в приближенном виде

Рис. 20. Смоделированные характеристики схемы 2ИЛИ-НЕ МОП - транзистора с учетом влияния температуры 100С и радиации 0, 400 и 1000 крад

Рис. 21. Смоделированные характеристики схемы 2ИЛИ-НЕ МОП - транзистора с учетом влияния температуры 200С и радиации 0, 400 и 1000 крад

Расчет передаточных характеристик схемы 3И-НЕ

На Рис. 22 представлена схема расчета передаточной характеристики 3И-НЕ, на Рис. 23 - температурная зависимость на характеристики МОП - транзистора.

Рис. 22. Схема 3И-НЕ для расчета передаточной характеристики

Рис. 23. Смоделированные характеристики схемы 3И-НЕ МОП - транзистора с учетом влияния температуры

На Рис. 24, 25, 26, 27 изображены графики с учетом влияния температуры и радиации на характеристики МОП - транзистора схемы 3И-НЕ.

Рис. 24. Смоделированные характеристики схемы 3И-НЕ МОП - транзистора с учетом влияния температуры 27С и радиации 0, 400 и 1000 крад

Для наглядности на Рис. 25 представлен график данной схемы в приближенном виде от 0.8V.

Рис. 25. Смоделированные характеристики схемы 3И-НЕ МОП - транзистора с учетом влияния температуры 27С и радиации 0, 400 и 1000 крад в приближенном виде

Рис. 26. Смоделированные характеристики схемы 3И-НЕ МОП - транзистора с учетом влияния температуры 100С и радиации 0, 400 и 1000 крад

Рис. 27. Смоделированные характеристики схемы 3И-НЕ МОП - транзистора с учетом влияния температуры 200С и радиации 0, 400 и 1000 крад

Расчет передаточных характеристик схемы 3ИЛИ-НЕ.

На Рис. 28 и 29 представлена схема расчета передаточной характеристики 3ИЛИ-НЕ и температурная зависимость на характеристики МОП - транзистора.

Рис. 28. Схема 3ИЛИ-НЕ для расчета передаточной характеристики

Рис. 29. Смоделированные характеристики схемы 3ИЛИ-НЕ МОП - транзистора с учетом влияния температуры

На Рис. 30, 31, 32, 33 по данным графикам можно увидеть существенные изменения с учетом влияния температуры и радиации на характеристики МОП - транзистора схемы 3ИЛИ-НЕ.

Рис. 30. Смоделированные характеристики схемы 3ИЛИ-НЕ МОП - транзистора с учетом влияния температуры 27С и радиации 0, 400 и 1000 крад

Для наглядности на Рис. 31 представлен график данной схемы в приближенном виде от 0.6V.

Рис. 31. Смоделированные характеристики схемы 3ИЛИ-НЕ МОП - транзистора с учетом влияния температуры 27С и радиации 0, 400 и 1000 крад в приближенном виде

Рис. 32. Смоделированные характеристики схемы 3ИЛИ-НЕ МОП - транзистора с учетом влияния температуры 100С и радиации 0, 400 и 1000 крад

Рис. 33. Смоделированные характеристики схемы 3ИЛИ-НЕ МОП - транзистора с учетом влияния температуры 200С и радиации 0, 400 и 1000 крад

Расчет передаточных характеристик схемы «исключающее или».

На Рис. 34 изображена схема «исключающее или» для расчета передаточной характеристики, на Рис. 35 - ее зависимость от температуры на характеристики МОП - транзистора.

Рис. 34. Схема «исключающее или» для расчета передаточной характеристики

Рис. 35. Смоделированные характеристики схемы «исключающее или» МОП - транзистора с учетом влияния температуры

На Рис. 36, 37, 38, 39 по данным графикам можно заметить значительные изменения с учетом влияния температуры и радиации на характеристики МОП - транзистора схемы «исключающее или».

Рис. 36. Смоделированные характеристики схемы «исключающее или» МОП - транзистора с учетом влияния температуры 27С и радиации 0, 400 и 1000 крад

Для наглядности на Рис. 37 представлен график данной схемы в приближенном виде от 0.6V.

Рис. 37. Смоделированные характеристики схемы «исключающее или» МОП - транзистора с учетом влияния температуры 27С и радиации 0, 400 и 1000 крад в приближенном виде

Рис. 38. Смоделированные характеристики схемы «исключающее или» МОП - транзистора с учетом влияния температуры 100С и радиации 0, 400 и 1000 крад

Рис. 39. Смоделированные характеристики схемы «исключающее или» МОП - транзистора с учетом влияния температуры 200С и радиации 0, 400 и 1000 крад

Расчет передаточных характеристик схемы D-триггер.

Была промоделирована схема D-триггер. На Рис. 40 представлена схема расчета передаточной характеристики.

Рис. 40. Передаточная характеристика схемы D-триггер

На Рис. 41, 42, 43 представлены характеристики схемы D-триггер МОП - транзистора с учетом влияния температуры 27оС и радиации 0, 400 и 1000 крад.

Рис. 41. Смоделированные характеристики схемы D-триггер МОП - транзистора с учетом влияния температуры 27С и радиации 0, 400 и 1000 крад

Рис. 42. Смоделированные характеристики схемы D-триггер МОП - транзистора с учетом влияния температуры 100С и радиации 0, 400 и 1000 крад

Рис. 43. Смоделированные характеристики схемы D-триггер МОП - транзистора с учетом влияния температуры 200С и радиации 0, 400 и 1000 крад

Из Рис. 41, 42, 43 видно, что при совместном влиянии комнатной температуры и радиационного воздействия особых изменений не наблюдалось, при 100оС происходят небольшие изменения, а при 200оС - сильные изменения.

Расчет переходных характеристик схемы 2И-НЕ.

На начальном этапе работы была смоделирована схема 2И-НЕ. На Рис. 44 представлена схема расчета переходной характеристики.

Рис. 44. Схема 2И-НЕ для расчета переходной характеристики

На Рис. 45, 46, 47 представлены импульсные характеристики схемы 2И-НЕ при температуре 27С, 200С и влиянии радиационного воздействия до 1000 крад при температуре 200С.

Здесь были скорректированы параметры моделей U0 и VTH0 с целью учета влияния ионизирующего радиационного воздействия на характеристики моделей так же, как и в схемах для расчета передаточной характеристики: 2И-НЕ, 2ИЛИ-НЕ, 3И-НЕ, 3ИЛИ-НЕ, «исключающее или» и D-триггер. Результаты изменения характеристик данных схем отражены на графиках ниже, где видно, как в каждой схеме с повышением радиации до 1000 крад характеристики данных схем ухудшаются.

Рис. 45. Импульсные характеристики схемы 2И-НЕ при 27С

Рис. 46. Импульсные характеристики схемы 2И-НЕ при 200С

Рис. 47. Импульсные характеристики схемы 2И-НЕ при 200С и радиации до 1000 крад

По данной схеме были рассчитаны времена фронтов и времена задержек. Результаты приведены в таблице 2.

Таблица 2. Расчет времен фронтов и времен задержек схемы 2И-НЕ

t, С

tфр 01, нс

tфр 10, нс

tз 01, нс

tз 10, нс (в процентах по отношению к значению при комнатной температуре)

27С

0,02

0,05

0,01

0,03

27оС и радиации до 400 крад

0,02

0,05

0,01

0,03 (0%)

27С и радиации до 1000 крад

0,02

0,05

0,01

0,04 (33%)

100С

0,02

0,1

0,01

0,05 (66%)

100С и радиации до 400 крад

0,02

0,1

0,01

0,05 (66%)

100С и радиации до 1000 крад

0,03

0,1

0,02

0,06 (100%)

200С

0,03

0,2

0,02

0,07 (133%)

200С и радиации до 400 крад

0,04

0,2

0,02

0,08 (166%)

200С и радиации до 1000 крад

0,05

0,2

0,02

0,1 (233%)

Выводы по данной таблице: tфр01 увеличилось с 0,02 нс при температуре от 27С до 0,05 нс при температуре 200С и радиации до 1000 крад. tфр10 увеличилось с 0,05 нс при температуре 27С до 0,2 нс при температуре 200С и радиации до 1000 крад.

Расчет переходных характеристик схемы 2ИЛИ-НЕ.

На Рис. 48 представлена схема 2ИЛИ-НЕ для расчета переходной характеристики.

Рис. 48. Схема расчета переходной характеристики 2ИЛИ-НЕ

На Рис. 49, 50, 51 представлены импульсные характеристики схемы 2ИЛИ-НЕ при температуре 27С, 200С и влиянии радиации до 1000 крад при температуре 200С.

Рис. 49. Импульсные характеристики схемы 2ИЛИ-НЕ при 27С

Рис. 50. Импульсные характеристики схемы 2ИЛИ-НЕ при 200С

Рис. 51. Импульсные характеристики схемы 2ИЛИ-НЕ при 200С и радиации до 1000 крад

Были рассчитаны времена фронтов и времена задержек схемы 2ИЛИ-НЕ. Результаты представлены в таблице 3.

Таблица 3. Расчет времен фронтов и времен задержек схемы 2ИЛИ-НЕ

t, С

tфр 01, нс

tфр 10, нс

tз 01, нс

tз 10, нс (в процентах по отношению к значению при комнатной температуре)

27С

0,04

0,02

0,02

0,01

27С и радиации до 400 крад

0,04

0,02

0,03

0,01 (0%)

27С и радиации до 1000 крад

0,05

0,02

0,03

0,02 (100%)

100С

0,06

0,04

0,04

0,02 (100%)

100С и радиации до 400 крад

0,07

0,04

0,04

0,02 (100%)

100С и радиации до 1000 крад

0,08

0,05

0,05

0,03 (200%)

200С

0,1

0,07

0,06

0,03 (200%)

200С и радиации до 400 крад

0,1

0,07

0,06

0,04 (300%)

200С и радиации до 1000 крад

0,2

0,09

0,08

0,05 (400%)

Выводы по данной таблице: tфр01 увеличилось с 0,04 нс при температуре от 27С до 0,2 нс при температуре 200С и радиации до 1000 крад. tфр10 увеличилось с 0,02 нс при температуре 27С до 0,09 нс при температуре 200С и радиации до 1000 крад.

Расчет переходных характеристик схемы 3И-НЕ.

На следующем этапе моделирования была построена схема 3И-НЕ (Рис. 52).

Рис. 52. Схема расчета переходной характеристики 3И-НЕ

На Рис. 53, 54, 55 представлены импульсные характеристики схемы 3И-НЕ при температуре 27С, 200С и влиянии радиации до 1000 крад при температуре 200С.

Рис. 53. Импульсные характеристики схемы 3И-НЕ при 27С

Рис. 54. Импульсные характеристики схемы 3И-НЕ при 200С

Рис. 55. Импульсные характеристики схемы 3И-НЕ при 200С и радиации до 1000 крад

Были рассчитаны времена фронтов и времена задержек схемы 3И-НЕ. Результаты представлены в таблице 4.

Таблица 4. Расчет времен фронтов и времен задержек схемы 3И-НЕ

t, С

tфр 01, нс

tфр 10, нс

tз 01, нс

tз 10, нс (в процентах по отношению к значению при комнатной температуре)

27С

0,06

0,1

0,02

0,03

27С и радиации до 400 крад

0,06

0,1

0,02

0,05 (66%)

27С и радиации до 1000 крад

0,06

0,1

0,03

0,06 (100%)

Выводы по данной таблице: tфр01 увеличилось с 0,06 нс при температуре от 27С до 0,2 нс при температуре 200С и радиации до 1000 крад. tфр10 увеличилось с 0,1 нс при температуре 27С до 0,4 нс при температуре 200С и радиации до 1000 крад.

Расчет переходных характеристик схемы 3ИЛИ-НЕ.

Была промоделирована схема 3ИЛИ-НЕ. На Рис. 56 представлена схема расчета переходной характеристики.

Рис. 56. Схема расчета переходной характеристики 3ИЛИ-НЕ

На Рис. 57, 58, 59 представлены импульсные характеристики схемы 3ИЛИ-НЕ при температуре 27С, 200С и влиянии радиации до 1000 крад при температуре 200С.

Рис. 57. Импульсные характеристики схемы 3ИЛИ-НЕ при 27С

Рис. 58. Импульсные характеристики схемы 3ИЛИ-НЕ при 200С

Рис. 59. Импульсные характеристики схемы 3И-НЕ при 200С и радиации до 1000 крад

Были рассчитаны времена фронтов и времена задержек схемы 3ИЛИ-НЕ. Результаты приведены в таблице 5.

Таблица 5. Расчет времен фронтов и времен задержек схемы 3ИЛИ-НЕ

t, С

tфр 01, нс

tфр 10, нс

tз 01, нс

tз 10, нс (в процентах по отношению к значению при комнатной температуре)

27С

0,09

0,04

0,05

0,02

27С и радиации до 400 крад

0,1

0,04

0,05

0,02 (0%)

27С и радиации до 1000 крад

0,1

0,04

0,05

0,02 (0%)

100С

0,2

0,06

0,07

0,03 (50%)

100С и радиации до 400 крад

0,2

0,06

0,07

0,03 (50%)

100С и радиации до 1000 крад

0,2

0,07

0,09

0,04 (100%)

200С

0,3

0,09

0,1

0,05 (150%)

200С и радиации до 400 крад

0,3

0,1

0,1

0,05 (150%)

200С и радиации до 1000 крад

0,4

0,1

0,2

0,07 (250%)

Выводы по данной таблице: tфр01 увеличилось с 0,09 нс при температуре от 27С до 0,4 нс при температуре 200С и радиации до 1000 крад. tфр10 увеличилось с 0,04 нс при температуре 27С до 0,1 нс при температуре 200С и радиации до 1000 крад.

Расчет переходных характеристик схемы «исключающее или».

Далее было выполнено моделирование схемы «исключающее или». На Рис. 60 представлена схема расчета переходной характеристики.

Рис. 60. Схема «исключающее или» для расчета переходной характеристики

На Рис. 61, 62, 63 представлены импульсные характеристики схемы «исключающее или» при температуре 27С, 200С и влиянии радиации до 1000 крад при температуре 200С.

Рис. 61. Импульсные характеристики схемы «исключающее или» при 27С

Рис. 62. Импульсные характеристики схемы «исключающее или» при 200С

Рис. 63. Импульсные характеристики схемы «исключающее или» при 200С и радиации до 1000 крад

Были рассчитаны времена фронтов и времена задержек схемы «исключающее или». Результаты представлены в таблице 6.

Таблица 6. Расчет времен фронтов и времен задержек схемы «исключающее или»

t, С

tфр 01, нс

tфр 10, нс

tз 01, нс

tз 10, нс (в процентах по отношению к значению при комнатной температуре)

27С

0,06

0,05

0,02

0,03

27С и радиации до 400 крад

0,06

0,05

0,03

0,03 (0%)

27С и радиации до 1000 крад

0,06

0,05

0,03

0,03 (0%)

100С

0,1

0,08

0,04

0,05 (66%)

100С и радиации до 400 крад

0,1

0,08

0,04

0,05 (66%)

100С и радиации до 1000 крад

0,1

0,09

0,05

0,05 (66%)

200С

0,2

0,1

0,05

0,07 (133%)

200С и радиации до 400 крад

0,2

0,1

0,06

0,08 (166%)

200С и радиации до 1000 крад

0,2

0,2

0,08

0,1 (233%)

Выводы по данной таблице: tфр01 увеличилось с 0,06 нс при температуре от 27С до 0,2 нс при температуре 200С и радиации до 1000 крад. tфр10 увеличилось с 0,05 нс при температуре 27С до 0,2 нс при температуре 200С и радиации до 1000 крад.

Расчет переходных характеристик схемы D-триггер

Была промоделирована схема D-триггер. На Рис. 64 представлена схема расчета переходной характеристики.

Рис. 64. Схема для расчета переходной характеристики D-триггера

Был произведен сравнительный анализ временных характеристик работы D-триггера в соответствии с Рис. 65 [23].

Рис. 65. Временные характеристики работы D-триггера [23]

На Рис. 66 представлен график работы D-триггера при комнатной температуре.

Рис. 66. Схема D-триггер

Сравнивая графики, представленные на Рис. 65 и 66, можно сделать вывод, что временные характеристики работы D-триггера качественно совпадают, так как ведут себя существенно похоже.

На Рис. 67, 68, 69 представлены импульсные характеристики схемы D-триггер при температуре 27С, 200С и влиянии радиации до 1000 крад при температуре 200С.

Рис. 67. Импульсные характеристики схемы D-триггер при 27С

Рис. 68. Импульсные характеристики схемы D-триггер при 200С

Рис. 69. Импульсные характеристики схемы D-триггер при 200С и радиации до 1000 крад

Были рассчитаны времена фронтов и времена задержек схемы D-триггер. Результаты представлены в таблице 7 и 8.

Таблица 7. Расчет времен фронтов и времен задержек схемы D-триггер (Q)

t, оС

tфр 01, нс

tфр 10, нс

tз10, нс (в процентах по отношению к значению при комнатной температуре)

27С

0,04

0,04

0,1

27С и радиации до 400 крад

0,04

0,05

0,1 (0%)

27С и радиации до 1000 крад

0,04

0,05

0,2 (100%)

100С

0,07

0,06

0,2 (100%)

100С и радиации до 400 крад

0,07

0,06

0,2 (100%)

100С и радиации до 1000 крад

0,08

0,07

0,2 (100%)

200С

0,1

0,08

0,3 (200%)

200С и радиации до 400 крад

0,1

0,09

0,3 (200%)

200С и радиации до 1000 крад

0,2

0,1

0,4 (300%)

Выводы по данной таблице: tфр01 увеличилось с 0,04 нс при температуре от 27С до 0,2 нс при температуре 200С и радиации до 1000 крад. tфр10 увеличилось с 0,04 нс при температуре 27С до 0,1 нс при температуре 200С и радиации до 1000 крад.

Таблица 8. Расчет времен фронтов и времен задержек схемы D-триггер (QB)

t, С

tфр 01, нс

tфр 10, нс

tз 01, нс (в процентах по отношению к значению при комнатной температуре)

27С

0,04

0,05

0,1

27С и радиации до 400 крад

0,04

0,05

0,1 (0%)

27С и радиации до 1000 крад

0,05

0,06

0,2 (100%)

100С

0,06

0,06

0,2 (100%)

100С и радиации до 400 крад

0,07

0,06

0,2 (100%)

100С и радиации до 1000 крад

0,08

0,07

0,2 (100%)

200С

0,1

0,09

0,3 (200%)

200С и радиации до 400 крад

0,1

0,1

0,3 (200%)

200С и радиации до 1000 крад

0,2

0,1

0,4 (300%)

Выводы по данной таблице: tфр01 увеличилось с 0,04 нс при температуре от 27С до 0,2 нс при температуре 200С и радиации до 1000 крад. tфр10 увеличилось с 0,05 нс при температуре 27С до 0,1 нс при температуре 200С и радиации до 1000 крад.

2.3 Вывод о полученных результатах

По полученным результатам таблиц и представленных графиков, можно сделать следующий вывод:

1. При комнатной температуре и полученной дозе 400 крад деградация по временам задержек составляет: в схемах 2И-НЕ, 2ИЛИ-НЕ, 3ИЛИ-НЕ, «исключающее или» и D-триггер - 0% (без изменения), в схеме 3И-НЕ - 66%; При комнатной температуре и полученной дозе 1000 крад деградация по временам задержек составляет: в схеме 2И-НЕ - 33%, в схемах 2ИЛИ-НЕ, 3И-НЕ, D-триггер - 100%, в схемах 3ИЛИ-НЕ и «исключающее или» - 0% (без изменения).

2. При 100С и полученной дозе 400 крад деградация по временам задержек составляет: в схемах 2И-НЕ и «исключающее или» - 66%, в схемах 2ИЛИ-НЕ и D-триггер - 100%, в схеме 3И-НЕ - 200%, в схеме 3ИЛИ-НЕ - 50%; При 100С и полученной дозе 1000 крад деградация по временам задержек составляет: в схемах 2И-НЕ, 3ИЛИ-НЕ и D-триггер - 100%, в схеме 2ИЛИ-НЕ - 200%, в схеме 3И-НЕ - 233%, в схеме «исключающее или» - 66%.

3. При повышенной температуре до 200С и полученной дозе 400 крад деградация по временам задержек составляет: в схемах 2И-НЕ и «исключающее или» - 166%, в схеме 2ИЛИ-НЕ - 300%, в схеме 3И-НЕ - 566%, в схеме 3ИЛИ-НЕ - 150%, в схеме D-триггер - 200%; При повышенной температуре до 200С и полученной дозе 1000 крад деградация по временам задержек составляет: в схеме 2И-НЕ и «исключающее или» - 233%, в схеме 2ИЛИ-НЕ - 400%, в схеме 3И-НЕ - 566%, в схеме 3ИЛИ-НЕ - 250%, в схеме D-триггер - 300%.

Видно, что динамические характеристики всех вышеуказанных данных схем при совместном влиянии повышенной температуры и радиационного воздействия деградируют существенно сильнее, чем только с повышенной температурой, и только с радиацией.

Заключение

Цель данной работы была достигнута, было проведено компьютерное моделирование характеристик стойких цифровых КМОП схем в условиях влияния повышенной температуры (до +200С) и ионизирующего радиационного воздействия (до 1000 крад). Для достижения данной цели были решены следующие задачи:

1. Подобраны источники необходимой литературы;

2. Скорректированы параметры моделей МОП - транзисторов с учетом влияния температуры и полученной дозы.

3. Проведены расчеты характеристик цифровых КМОП - схем с учетом повышенной (до +200С) температуры;

4. Проведены расчеты характеристик цифровых КМОП - схем с учетом факторов полученной дозы (до 1000 крад);

5. Проведены расчеты характеристик цифровых схем МОП - транзисторов с учетом совместного влияния повышенной температуры и ионизирующего радиационного воздействия;

6. Проведен анализ полученных результатов.

Сравнительный анализ результатов расчетов показал, что динамические характеристики всех вышеуказанных данных схем при совместном влиянии повышенной температуры и радиационного воздействия деградируют существенно сильнее, чем только с повышенной температурой, и только с радиацией.

Литература

1. BSIM3v3 Manual. Department of Electrical Engineering and Computer Sciences University of California, Berkeley, CA 94720, 1996

2. E.H. Boufouss *, L.A. Francis, V. Kilchytska, P. Gґerard, Pascal S. and D. Flandre, Ultra-Low Power High Temperature and Radiation Hard Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) Silicon-on-Insulator (SOI) Voltage Reference// Sensors 2013, 13, 17265-17280

3. Агаханян Т. М. Основы транзисторной электроники. - М.: Энергия, 2012

4. Петухов В. М., Таптыгин В. И., Хрулев А. К. Транзисторы полевые. - М.: Сов. Радио, 2014

5. Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам/ Под редакцией Н. И. Горюнова. - М.: Энергия, 2009

6. Зи С. Физика полупроводниковых приборов: В 2-х книгах. Кн. 1. Пер. с англ. - 2-е перераб. и доп. изд. - М.: Мир. 1984. - 456 с., ил.

7. Володин В.Я. LTspice: компьютерное моделирование электронных схем. - Спб.: БХВ-Петербург, 2010. - 400 с.: ил.

8. Вологдин Э.Н., Лысенко А.П., Радиационные эффекты в некоторых классах полупроводниковых приборов// Учебное пособие, Московский государственный институт электроники и математики (технический университет), Москва 2001 г.

9. Вологдин Э.Н., Лысенко А.П., Интегральные радиационные изменения параметров полупроводниковых материалов// Учебное пособие, Московский государственный институт электроники и математики (технический университет), Москва 1998 г.

10. Денисенко В. Моделирование МОП-транзисторов. Методологический аспект //Компоненты и технологии. - 2004. - №. 43

11. Assaad, M.; Boufouss, E.; Gґerard, P.; Francis, L.; Flandre, D. Design and characterization of ultra-low power SOI-CMOS IC temperature level detector. Electron. Lett. 2012, 48, 842-844

12. Assaad, M.; Boufouss, E.; Gґerard, P.; Francis, L.; Flandre, D. Ultra Low Power CMOS Circuits Working in Subthreshold Regime for High Temperature and Radiation Environments. In Proceedings of the International Conference and Exhibition on High Temperature Electronics Network, Oxford, UK, 18-20 July 2011

13. Dumitru, R.; Hafer, C.; Wu, T.W.; Rominger, R.; Gardner, H.; Milliken, P.; Bruno, K.; Farris, T. Radiation Hardness Characterization of a 130 nm Technology. In Proceedings of the IEEE Radiation Effects Data Workshop, Honolulu, HI, USA, 23-27 July 2007; pp. 123-130

14. Ka, N.L.; Mok, P.K.T. A CMOS Voltage Reference Based on Weighted Difference of Gate-Source Voltage between PMOS and NMOS Transistors for Low Dropout Regulators. In Proceedings of the 27th European Solid-State Circuits Conference, Villach, Austria, 18-20 September 2001; pp. 61-64

15. Behazd, R. Design of Analog CMOS Integrated Circuit, 1st ed.; McGraw-Hill: New York, NY, USA, 2000; pp. 27-28

16. Shihabudheen, T.; Babu, V.S.; Baiju, M.R. A Low Power Sub 1V 3.5-ppm/C Voltage Reference Featuring Subthreshold MOSFETs. In Proceedings of the 15th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems, St. Julien's, Malta, 31 August-3 September 2008; pp. 442-445

17. Filanovsky, I.M.; Allam, A. Mutual compensation of mobility and threshold voltage temperature effects with applications in CMOS circuits. IEEE Trans. Circ. Syst. I: Fundament. Theory Appl. 2001, 48, 876-884

18. Rudenko, T.; Kilchytska, V.; Colinge, J.; Dessard, V.; Flandre, D. On the high-temperature subthreshold slope of thin-film SOI MOSFETs. IEEE Electr. Dev. Lett. 2002, 23, 148-150

19. Boufouss, E.; Alvarado, J.; Flandre, D. Compact Modeling of the High Temperature Effect on the Single Event Transient Current Generated by Heavy Ions in SOI 6T-SRAM. In Proceedings of the International Conference on High Temperature Electronics, Albuquerque, NM, USA, 11-13 May 2010

20. Alvarado, J.; Boufouss, E.; Kilchytska, V.; Flandre, D. Compact model for single event transients and total dose effects at high temperatures for partially depleted SOI MOSFETs. Microelectr. Reliab. 2010, 50, 1852-1856

21. Barnaby, H.J. Total-ionizing-dose effects in modern CMOS technologies. IEEE Trans. Nuclear Sci. 2006, 53, 3103-3121

22. Holmes-Siedle, A.; Adams, L. Handbook of Radiation Effects, 2nd ed.; Oxford University Press: London, UK, 2007; pp. 162-163

23. Vojin G. Oklobdzija, Vladimir M. Stojanovic, Dejan M. Markovic, Nikola M. Nedovic. Digital System Clocking: High-Performance and Low Performance and Low-Power Aspects Power Aspects, January 2003

Приложение

Параметры моделей МОПТ

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Характеристики ключевых схем на дополняющих МОП-транзисторах (КМОП), базовых схем логических элементов на основе программы MC8DEMO. Содержание процессов в формирователях коротких импульсов на базе ЛЭ КМОП и проявления гонок (состязаний) в цифровых схемах.

    лабораторная работа [2,6 M], добавлен 24.12.2010

  • Рассмотрение устройства и принципа работы полевого транзистора с управляющим p-n-переходом и каналом n-типа. Построение семейства входных и выходных характеристик полевого транзистора. Измерение сопротивления канала, напряжения отсечки и насыщения.

    лабораторная работа [142,9 K], добавлен 29.04.2012

  • Исследование статических характеристик полевого МДП-транзистора с индуцированным каналом и определение его параметров. Снятие передаточной характеристики, семейства выходных характеристик. Определение крутизны транзистора, дифференциального сопротивления.

    лабораторная работа [2,6 M], добавлен 21.07.2013

  • Характеристики интегрального n-канального МДП-транзистора: технологический маршрут, структура, топология. Расчет и корректировка порогового напряжения транзистора с учетом эффектов короткого и узкого канала. Параметры малосигнальной эквивалентной схемы.

    курсовая работа [696,8 K], добавлен 25.11.2014

  • Применение полевых транзисторов в усилителях. Виды полевых транзисторов (с управляющим переходом и с изолированным затвором). Преимущества и недостатки полевых транзисторов. Строение полевого транзистора с изолированным затвором со встроенным каналом.

    курсовая работа [867,1 K], добавлен 09.05.2014

  • Характеристика, параметры и принципы построения генераторов пилообразного напряжения с зарядным транзистором и стабилизатором тока. Исследование зависимости амплитуды выходного сигнала от напряжения питания для схем с биполярным и полевым транзисторами.

    курсовая работа [2,3 M], добавлен 27.02.2012

  • Особенности проектирования малошумящего полевого транзистора с затвором Шоттки, определение толщины его обедненной области, значения порогового напряжения перекрытия канала и геометрических размеров. Разработка конструкции и топологии кристалла.

    курсовая работа [748,2 K], добавлен 22.08.2013

  • Возможности применения компьютерного моделирования для изучения характеристик традиционных полупроводниковых приборов. Схемы исследования биполярного транзистора методом характериографа, а также моделирование характеристик однопереходного транзистора.

    дипломная работа [2,3 M], добавлен 28.04.2013

  • Процесс преобразования напряжения в цифровой код. Метод последовательных приближений. Генераторы прямоугольных импульсов. Основные параметры элементов времязадающих цепей. Состав схем малой и средней степеней интеграции. Время задержки распространения.

    курсовая работа [744,5 K], добавлен 04.10.2012

  • Выбор и описание принципиальной и функциональной схем трансформатора. Особенности моделирования преобразователя напряжения в частоту с повышенной линейностью передаточной характеристики в составе частотно-импульсного модулятора в среде MicroCAP-9.

    дипломная работа [1,8 M], добавлен 08.06.2012

  • Построение и обоснование компьютерной модели поведения обедненной области пространственного заряда МДП-транзистора в зависимости от напряжения, приложенного к стоку. Изучение классификации и принципа действия полевых транзисторов с индуцированным каналом.

    курсовая работа [737,3 K], добавлен 08.06.2011

  • Принципы построения схем трансформаторных импульсных декодеров логических сигналов. Описание модели в файле SCHEMATIC.net. Моделирование увеличения прямого сопротивления, обратного тока и напряжения открытия диода D1. Виды временных диаграмм работы схем.

    лабораторная работа [220,2 K], добавлен 28.05.2012

  • Устройство полевого транзистора: схемы включения и параметры. Эквивалентная схема, частотные и шумовые свойства. Устойчивость полевого транзистора при работе в диапазоне температур (тепловые параметры). Вольт-амперные характеристики транзистора.

    реферат [174,3 K], добавлен 27.05.2012

  • Управляющая оболочка Schematics. Графический редактор: конфигурация; установка параметров изображения; подключение библиотек. Создание принципиальных схем. AC Sweep-расчёт частотных характеристик. Конфигурирование и запуск программы моделирования PSpice.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 23.03.2011

  • Логическая схема как совокупность логических электронных элементов, соединенных между собой. Разработка схемы управляющего автомата. Выбор аналоговых элементов. Разработка управляющего автомата и проектирование его. Элементы цифровых электронных схем.

    курсовая работа [507,2 K], добавлен 29.01.2015

  • Особенности проектирования и расчета интегрального МОП-транзистора. Структура и граничная частота n-канального транзистора. Расчет порогового напряжения. Определение геометрических размеров канала. Характеристика параметров областей истока и стока.

    курсовая работа [206,7 K], добавлен 16.02.2016

  • Выбор принципиальных схем узлов устройства. Компьютерное моделирование предварительного усилителя и усилителя мощности с общей обратной связью. Расчёт стабилизатора напряжения, усилителя, сглаживающего фильтра, трансформатора, диодной схемы выпрямления.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 20.12.2014

  • Понятие и разновидности стабилизаторов напряжения, их функциональные особенности и сферы применения, принцип работы. Сравнение различных схем и выбор лучшего варианта. Расчет параметров элементов для удовлетворения ограничений, моделирование схемы.

    курсовая работа [272,5 K], добавлен 29.06.2012

  • Алгоритм работы адресного порогового извещателя, разработка его функциональной схемы. Внешний вид устройства и описание последовательности его работы. Конструктивно-технологическая реализация цифровых интегральных схем, их схемотехнические решения.

    курсовая работа [717,4 K], добавлен 28.12.2014

  • Эквивалентная схема измерения температуры с использованием термопреобразователя сопротивления. Функциональная схема измерительного преобразователя. Расчет и выбор схемы источника опорного напряжения. Настройка схемы ИП в условиях комнатной температуры.

    курсовая работа [2,3 M], добавлен 29.08.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.