Physic-topological (electrical) model of a junction field effect transistor, taking into account the degradation of operational characteristics under the influence of penetrating radiation

The results of applying the compact model of junction field effect transistors developed and integrated into the Cadence software product for control to evaluate the hardness of a two-stage differential amplifier circuit under the combined or separate exposure to fluences of electrons, protons and neutrons are presented

The proton flux influence on electrical characteristics of a dual-channel hemt based on GaAs.

The results of the simulation the influence of the proton flux on the electrical characteristics of the device structure of dual-channel high electron mobility field effect transistor based on GaAs are presented. The dependences of the drain current ID and cut-off voltage on the fluence value and proton energy, as well as on the ambient temperature are shown.The results of the simulation the influence of the proton flux on the electrical characteristics of the device structure of dual-channel high electron mobility field effect transistor based on GaAs are presented. The dependences of the drain current ID and cut-off voltage on the fluence value and proton energy, as well as on the ambient temperature are shown

Конструкция и характеристики неохлаждаемых болометрических инфракрасных решеток на основе аморфного кремния

Uncooled bolometric type thermal detectors, combined into a matrix and placed into a focal plane array have the following characteristics: low cost, operation at room temperature, compatibility with the silicon CMOS technology, and high detecting performance; therefore recently it became a hot spot in infrared or terahertz detection field. The performance of uncooled infrared focal plane detector arrays depends on the optimization of critical parameters which are determined by geometrical design and the electrical, optical, and thermal physical properties of the detector materials. We report the study of a fabrication process and characterization of two (2D) dimensional arrays of uncooled microbolometers based on silicon (α-Si) thermo-sensing films. Because these arrays substantially reduce sensor size, they are becoming the preferred format for most modern applications

БИПОЛЯРНЫЙ ТРАНЗИСТОР С ИЗОЛИРОВАННЫМ ЗАТВОРОМ, ИЗГОТОВЛЕННЫЙ В ОБЪЕМНОМ КРЕМНИИ И ПО ТЕХНОЛОГИИ «КРЕМНИЙ НА ИЗОЛЯТОРЕ»

The results of the optimization of design and technological parameters device structures insulated-gate bipolar transistor (IGBT), formed in bulk silicon and using «Silicon on Insulator» (SOI) technology are presented. The specific features of the functioning of various constructive solutions IGBT are studied. A construction of SOI-IGBT structure with multiple gates, which allows a step change in the switched current, is suggested and investigated.Представлены результаты оптимизации конструктивно-технологических параметров приборных структур биполярного транзистора с изолированным затвором (БТИЗ), сформированного в стандартном кремнии и по технологии «Кремний на изоляторе» (КНИ). Рассмотрены особенности функционирования различных конструктивных решений БТИЗ. Предложена и исследована конструкция БТИЗ на КНИ структуре с несколькими затворами, что обеспечивает ступенчатое изменение коммутируемого тока

Моделирование воздействия тяжелой заряженной частицы на электрические характеристики приборной структуры n-МОП-транзистора

The use of microelectronic products in outer space is possible if protection is provided against special external influencing factors, including radiation effect. For digital integrated circuits manufactured using submicron CMOS processes, the greatest influence is exerted by radiation effects caused by exposure to a heavy charged particle. The use of special design tools in the development of dual-purpose microcircuits, with increased resistance to the impact of heavy charged particles, prevents single events from occurring. Thus, the use of modern software products for device and technological modeling in microelectronics when developing the element base of radiation-resistant microcircuits for space purposes will cut the time to develop new products and make it possible to modernize (improve performance) already existing device and circuitry solutions. The paper delivers the results of modeling the impacts of heavy charged particles with a magnitude of linear energy transfer equal to 1.81, 10.1, 18.8, 55.0 MeV·cm2/mg, corresponding to nitrogen ions 15N+4 with an energy E = 1,87 MeV; argon 40Ar+12 with an energy E = 372 MeV; ferrum 56Fe+15 with an energy E = 523 MeV; xenon 131Xe+35 with an energy E = 1217 MeV, on electrical characteristics of n-MOSFET device structure. The dependences of the maximum drain current IС on the motion trajectory of a heavy charged particle and the ambient temperature are shown. Применение изделий микроэлектроники в условиях космического пространства возможно при обеспечении защиты от специальных внешних воздействующих факторов, в том числе радиационного воздействия. Для цифровых интегральных микросхем, изготовленных по субмикронным КМОП-технологическим процессам, наибольшее влияние оказывают радиационные эффекты, вызванные воздействием тяжелой заряженной частицы. Применение специальных средств проектирования при разработке микросхем двойного назначения, с повышенной устойчивостью к воздействию тяжелых заряженных частиц, позволяет предотвратить возникновение одиночных событий. Таким образом, применение современных программных продуктов приборно- технологического моделирования в микроэлектронике при разработке элементной базы радиационностойких микросхем космического назначения обеспечит сокращение сроков разработки новых изделий, а также позволит модернизировать (повысить эксплуатационные характеристики) уже существующие приборные и схемотехнические решения. В работе представлены результаты моделирования воздействия тяжелой заряженной частицы с величиной линейной передачи энергии, равной 1,81, 10,1, 18,8, 55,0 МэВ·см2/мг, соответствующей ионам азота 15N+4 с энергией E = 1,87 МэВ, аргона 40Ar+12 с энергией E = 372 МэВ, железа 56Fe+15 с энергией E = 523 МэВ, ксенона 131Xe+35 с энергией E = 1217 МэВ, на электрические характеристики приборной структуры n-МОП-транзистора. Показаны зависимости максимального тока стока IС от траектории движения тяжелой заряженной частицы и температуры окружающей среды

ПРОЕКТИРОВАНИЕ IGBT-ПРИБОРА ВЫСОКОГО БЫСТРОДЕЙСТВИЯ

Results of the investigation of IGBT manufacturing technology parameters influence on its dynamic features are presented. The important role of impurities concentration in various parts of IGBT structure (concentration level in the emitter of the bipolar transistor as apart of the IGBT structure, implantation dose in the MOS channel, the energy of ions implanted in the base of the bipolar transistor) was shown. These effects are discussed with the standpoint of dynamic characteristics of charge carriers. It was discovered that the level of impurity concentration in the emitter does not affect on the device dynamic features and reveals only small influence from the level of impurity concentration in the base. More effect is determined by the dose and energy of implanted ions under the doping of the MOS channel: the two-time dose increasing leads 20 % decreasing of switch on and switch off times of IGBT and the 20 % increasing of the ion energy leads to 25 % increasing of output impulse duration.Представлены результаты исследования влияния технологических параметров формирования структуры IGBT-прибора на его динамические характеристики. Показано, что быстродействие (время включения и выключения) структуры существенно определяется технологическими параметрами формирования как биполярного транзистора, так и МОП-транзистора - составляющих элементов IGBT-прибора. Показано, что на быстродействие прибора не влияет уровень концентрации примеси в эмиттере биполярного транзистора и проявляется лишь небольшое влияние степени легирования базы. В большей мере динамические характеристики IGBT-структуры определяются дозой и энергией ионов при имплантационном подлегировании области канала МОП-транзистора (при увеличении дозы в 2 раза время включения и выключения снижаются почти на 20 % каждое, а при увеличении энергии ионов на 20 % длительность выходного импульса увеличивается почти на 25 %)

Конструкция и характеристики неохлаждаемых болометрических инфракрасных решеток на основе аморфного кремния

Uncooled bolometric type thermal detectors, combined into a matrix and placed into a focal plane array have the following characteristics: low cost, operation at room temperature, compatibility with the silicon CMOS technology, and high detecting performance; therefore recently it became a hot spot in infrared or terahertz detection field. The performance of uncooled infrared focal plane detector arrays depends on the optimization of critical parameters which are determined by geometrical design and the electrical, optical, and thermal physical properties of the detector materials. We report the study of a fabrication process and characterization of two (2D) dimensional arrays of uncooled microbolometers based on silicon (α-Si) thermo-sensing films. Because these arrays substantially reduce sensor size, they are becoming the preferred format for most modern applications. Неохлаждаемые тепловые детекторы болометрического типа, объединенные в матрицу, размещенную в фокальной плоскости, в последнее время активно применяются в инфракрасном или терагерцовом поле обнаружения, поскольку обладают низкой стоимостью и высокой эффективностью обнаружения, совместимы с кремниевой КМОП-технологией, а также работают при комнатной температуре. Характеристики таких детекторов зависят от оптимизации критических параметров, которые определяются геометрической конструкцией, электрическими, оптическими и тепловыми свойствами применяемых материалов. В статье рассмотрены эксплуатационные характеристики пикселей двумерных массивов неохлаждаемых микроболометров на основе термочувствительных пленок аморфного кремния. Поскольку эти массивы значительно уменьшают размер сенсора, они становятся предпочтительным форматом для большинства современных приложений.

The proton flux influence on electrical characteristics of a dual-channel hemt based on GaAs

The results of the simulation the influence of the proton flux on the electrical characteristics of the device structure of dual-channel high electron mobility field effect transistor based on GaAs are presented. The dependences of the drain current ID and cut-off voltage on the fluence value and proton energy, as well as on the ambient temperature are shown

КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СЕНСОРНЫХ УСТРОЙСТВ НА ОСНОВЕ ШИРОКОЗОННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

The development and research of new constructive solutions, materials and technologies for sensor systems production is an actual problem. The transistor with high electron mobility (HEMT) is increasingly being used in such systems. The device-technological simulation of the characteristics of HEMT, based on AlGaN / GaN using different substrate materials has implemented. The influence of the percentage of Al and Ga in combination Alх Gaх-1N on the characteristics of considered unit has studied.Разработка сенсорных систем и исследование новых конструкционых решений, материалов и технологий для их получения является актуальной задачей. Транзистор с высокой подвижностью электронов находит все большее применение в таких системах. Выполнено приборно-технологическое моделирование характеристик транзисторов с высокой подвижностью электронов, изготовленных на основе AlGaN/GaN с использованием различных материалов подложки. Исследовано влияние процентного содержания Al и Ga в соединении Alх Gaх-1N на характеристики рассматриваемого прибора

Нитрид-галлиевый транзистор с высокой подвижностью электронов с эффективной системой теплоотвода на основе графена

The self-heating effect is a major problem for gallium nitride electronic, optoelectronic and photonic devices. Average temperature increase and non-uniform distribution of dissipated power in the gallium nitride high electron mobility transistor lead to the forming of a hot spot in the vicinity of the conducting channel and to degradation of the drain current, output power and gain, as well as poor reliability. The purpose of this work is to develop the design using numerical simulation and to study the thermal phenomena that occur in the gallium nitride high-electron mobility transistor with a graphene-based heat removal system. The objects of the research are the structures fabricated on sapphire, silicon and silicon carbide substrates. The subject of the research is the electrical, frequency and thermal characteristics of the gallium nitride high-electron mobility transistor with a graphene-based heat removal system. The calculation results show that the integration of a graphene-based heat removal element into the design of the high electron mobility transistor can effectively mitigate the self-heating effect and thus improve the device performance. The advantage of the proposed concept is that the graphene-based heat removal element is structurally connected with a heat sink and aims at removing heat immediately from the maximum temperature region, providing an additional heat escape channel. The obtained results can be used by the electronics industry of the Republic of Belarus for developing the hardware components of gallium nitride power electronics.Эффект саморазогрева представляет собой основную проблему для мощных электронных, оптоэлектронных и фотонных приборов на основе нитрида галлия. Среднее увеличение температуры и чрезвычайно неравномерное распределение рассеиваемой мощности в структуре транзистора с высокой подвижностью электронов на основе нитрида галлия, следствием чего является образование области с очень высокой температурой в окрестности проводящего канала, приводит к деградации тока стока, выходной мощности, коэффициента усиления и ухудшению надежности прибора. Цель работы -разработка конструкции с помощью численного моделирования и исследование особенностей тепловых процессов, протекающих в структуре транзистора с высокой подвижностью электронов на основе нитрида галлия с системой теплоотвода на основе графена. Объектом исследования являются структуры, созданные на подложках сапфира, кремния и карбида кремния. Предметом исследования являются электрические, частотные и тепловые характеристики транзистора с высокой подвижностью электронов на основе нитрида галлия с системой теплоотвода на основе графена. Результаты расчетов показывают эффективность внедрения в конструкцию транзистора с высокой подвижностью электронов графенового теплоотводящего элемента, позволяющего уменьшить влияние эффекта саморазогрева и улучшить эксплуатационные характеристики прибора. Преимущество предлагаемой концепции состоит в том, что теплоотводящий элемент на основе графена конструктивно соединен с теплопоглощающим элементом и предназначен для отведения тепла непосредственно от области максимальной температуры. Полученные результаты могут быть использованы предприятиями электронной промышленности Республики Беларусь при создании элементной базы силовой электроники на основе нитрида галлия