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外界条件在电磁脉冲对GaAs赝高电子迁移率晶体管损伤过程中的影响

席晓文 柴常春 刘阳 杨银堂 樊庆扬

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外界条件在电磁脉冲对GaAs赝高电子迁移率晶体管损伤过程中的影响

席晓文, 柴常春, 刘阳, 杨银堂, 樊庆扬

Influence of the external condition on the damage process of the GaAs pseudomorphic high electron mobility transistor induced by the electromagnetic pulse

Xi Xiao-Wen, Chai Chang-Chun, Liu Yang, Yang Yin-Tang, Fan Qing-Yang
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  • 结合器件仿真软件Sentaurus TCAD,建立了GaAs赝高电子迁移率晶体管器件的电磁脉冲损伤模型.基于此模型,从信号参数和外接电阻两个方面出发讨论了外界条件对器件电磁脉冲损伤效应的影响.结果表明,信号参数的改变能够显著影响器件的损伤时间:信号幅度通过改变器件的吸收能量速度来影响器件的损伤效应,其与器件损伤时间成反比;信号上升时间的改变能够提前或延迟器件的击穿点,其与器件损伤时间成正比.器件外接电阻能够减弱器件的电流沟道,进而延缓器件的损伤进程,且源极外接电阻的影响更加明显.
    Electronic system and device are vulnerable under intensive electromagnetic pulse (EMP) environment, where low noise amplifer (LNA) is a typical sensitive instance for electromagnetic energy. This work focuses on the EMP-induced damage effect of GaAs pseudomorphic high electron mobility transistor (PHEMT), which is the core part of LNA. Using the simulation softeware Sentaurus TCAD, an EMP-induced damage model of the GaAs PHEMT is established in this paper, and verified through the experimental result. It is shown that the damage position of the device under the injection EMP exists in the center area under gate terminal. Based on this model and aiming at EMP parameters and external resistances, the influence of the external conditions on the damage effect of the device is investigated. The results indicate that the damage time is related to EMP parameters obviously:1) the damage time is inversely proportional to EMP amplitude since higher power density is absorbed under a stronger EMP; 2) the damage time is in direct proportion to signal rising time since the breakdown time is postponed under EMP with a slower rising edge. Furthermore, it is found that a load resistor is able to weaken current channel which is effective in delaying the damage process, and this effect is more obvious, with load resistor connected with source terminal. It should be noted that the results are beneficial to and valuable in hardening method against EMP of semiconductor devices. It is feasible to design external circuit protection units, aiming at attenuating signal amplitude and increasing the rising time of injected pulse. Another effectual approach is to enlarge the source series resistance under the premise of the performance meeting the requirements.
      通信作者: 席晓文, xixw841003@163.com
    • 基金项目: 中国工程物理研究院复杂电磁环境科学与技术重点实验室开放基金(批准号:2015-0214.XY.K)资助的课题.
      Corresponding author: Xi Xiao-Wen, xixw841003@163.com
    • Funds: Project supported by the Open Fund of Key Laboratory of Complex Electromagnetic Environment Science and Technology, China Academy of Engineering Physics (Grant No. 2015-0214.XY.K).
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-11-16
  • 修回日期:  2017-01-10
  • 刊出日期:  2017-04-05

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