基极注入HPM导致的双极型晶体管失效分析 (2014年)

为了研究高功率微波对双极型晶体管的作用，在双极型晶体管基极直接注入高功率微波效应实验现象的基础上，建立了高功率微波作用于双极型器件的物理过程与模型，并通过器件仿真，分析确定了高功率微波引起器件失效的主要原因是：高功率微波产生的感应电压脉冲，引起双极型器件基区烧毁形成熔丝和产生大量缺陷基区烧毁面积与缺陷数量随高功率微波作用的时间和功率的增大而增大，不同的烧毁面积引起失效器件的直流特性将发生变化器件仿真与实验结果能较好吻合，验证了文中结论 ### 基极注入HPM导致的双极型晶体管失效分析 #### 一、引言 在现代电子技术领域，双极型晶体管（BJT）作为一种重要的电子元件，被广泛应用于各种电路中。然而，随着高功率微波（High Power Microwave, HPM）的应用越来越广泛，其对电子设备的影响也引起了人们的高度关注。本文主要探讨了HPM对双极型晶体管的作用机制及其导致的失效问题。 #### 二、HPM作用下的物理过程与模型 ##### 2.1 高功率微波作用机理 高功率微波能够产生强烈的电磁场，当这些电磁场作用于双极型晶体管时，会在晶体管内部产生感应电压脉冲。这种脉冲可能导致晶体管内部的电场强度迅速增加，从而引发一系列物理过程，最终导致晶体管损坏。 ##### 2.2 模型建立 为了解析这一过程，研究人员建立了相应的物理模型。该模型考虑了HPM作用下晶体管内部的电场分布变化、载流子浓度的变化以及由此引起的热量积累等因素。通过理论计算与模拟仿真相结合的方式，研究人员成功预测了HPM作用下晶体管内部的物理变化过程。 #### 三、器件仿真与分析 ##### 3.1 基区烧毁与缺陷形成 研究表明，高功率微波产生的感应电压脉冲会导致双极型器件基区烧毁并形成熔丝结构，同时还会在基区产生大量缺陷。随着HPM作用时间和功率的增加，基区烧毁面积与缺陷数量也随之增大。 ##### 3.2 失效特性分析 进一步地，通过对不同烧毁面积的器件进行直流特性的测试，发现随着烧毁面积的增大，晶体管的直流特性会发生明显变化。这主要是由于基区烧毁导致的电阻变化、载流子传输路径改变等因素造成的。 #### 四、实验验证 为了验证上述理论分析的正确性，研究人员进行了相应的实验研究。实验结果表明，HPM作用下晶体管内部确实会出现预期的物理变化，如基区烧毁和缺陷形成等现象。更重要的是，实验测得的直流特性变化趋势与理论预测非常吻合，进一步证明了文中结论的可靠性。 #### 五、结论 通过对高功率微波作用下双极型晶体管的物理过程进行深入分析，我们发现HPM导致晶体管失效的主要原因是：高功率微波产生的感应电压脉冲引起基区烧毁，形成熔丝结构并产生大量缺陷，进而影响晶体管的正常工作。此外，随着HPM作用时间及功率的增加，这些效应会更加显著。通过理论分析与实验验证相结合的方法，本文的研究成果为理解和解决HPM环境下晶体管的失效问题提供了重要的参考依据。 高功率微波对双极型晶体管的影响是一个复杂且多方面的过程，涉及电学、热学等多个学科领域。未来还需要更多深入的研究来进一步揭示其中的具体机制，并探索有效的防护措施。