CMOS數(shù)字電路ESD保護(hù)電路效應(yīng)建模與機(jī)理研究.pdf

1、近年來(lái)，高功率微波（HPM）對(duì)以計(jì)算機(jī)為代表的數(shù)字電路擾亂、毀傷作用以及防護(hù)技術(shù)研究成為眾多學(xué)者關(guān)注熱點(diǎn)。為了進(jìn)一步分析微波脈沖對(duì)數(shù)字電路的作用過(guò)程與損傷機(jī)理，針對(duì)數(shù)字電路器件級(jí)效應(yīng)研究是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
　　當(dāng)前，CMOS技術(shù)在數(shù)字電路系統(tǒng)應(yīng)用中仍占據(jù)主導(dǎo)地位；另一方面，靜電（ESD）保護(hù)電路廣泛存在于 CMOS數(shù)字電路輸入、輸出端口，且與器件緩沖、邏輯電路部分相對(duì)獨(dú)立，耦合進(jìn)入電路的微波脈沖將首先與ESD保護(hù)電路產(chǎn)生作用。

2、盡管有學(xué)者開展了包含ESD電路在內(nèi)的CMOS電路單元器件反相器HPM效應(yīng)與建模研究工作，但相關(guān)ESD部分模型并未考慮對(duì)ESD脈沖能量泄放通道起著關(guān)鍵作用的寄生電路建模。本論文以 CMOS反相器為切入點(diǎn)，重點(diǎn)進(jìn)行了基于MOSFET晶體管ESD保護(hù)電路HPM效應(yīng)SPICE建模技術(shù)研究，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室數(shù)字電路HPM效應(yīng)機(jī)理研究基礎(chǔ)，構(gòu)建了一個(gè)較為完整的CMOS反相器HPM效應(yīng)典型電路模型，并進(jìn)行了微波脈沖注入效應(yīng)模擬仿真，由此完成了一些HPM效應(yīng)

3、機(jī)理規(guī)律分析。
　　首先，基于CMOS數(shù)字電路端口 ESD保護(hù)電路工作原理，優(yōu)化了 MOSFET寄生晶體管與襯底電阻電路參數(shù)，構(gòu)建了 ESD保護(hù)電路（ggNMOS和 gcPMOS）等效電路模型，并進(jìn)行了單管功能電路模擬計(jì)算驗(yàn)證；其次，建立了人體放電模式（HBM）仿真測(cè)試電路，使用一個(gè)單級(jí)反相器作為負(fù)載，對(duì)具有g(shù)gNMOS、gcPMOS電路組合形式的端口 ESD保護(hù)電路進(jìn)行功能測(cè)試，仿真表明：在 HBM測(cè)試波形下，本文所構(gòu)建的ESD

4、保護(hù)電路能夠有效降低反相器邏輯電路輸入ESD電平至敏感電壓范圍以下，端口放電仿真波形與文獻(xiàn)結(jié)果取得良好一致；最后，對(duì)某多級(jí)反相器HPM電路模型（輸入端口ESD保護(hù)電路采用上述電路拓?fù)洌┻M(jìn)行微波脈沖注入HSPICE模擬仿真研究，并對(duì)比分析無(wú)ESD保護(hù)電路的仿真結(jié)果，從而了解和掌握ESD保護(hù)電路在CMOS數(shù)字電路HPM擾亂效應(yīng)中的作用機(jī)理。
　　模擬計(jì)算與仿真結(jié)果表明：輸入端口ESD保護(hù)電路具有一定的電容加載濾波效應(yīng)，使得擾亂閾值增大