СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №6/2015

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 56 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2015 распределения силовых линий элек- трического поля (по сравнению с пла- нарным ДМОП-транзистором), в про- цессе работы транзистора усложняет его реакцию на воздействие ионизи- рующих излучений. Электрические характеристикиМОП- транзисторов в значительной степени подвержены деградации из-за нако- пленной дозы радиации и одиночных радиационных эффектов (одиночно- го эффекта выгорания и одиночного эффекта пробоя подзатворного диэлек- трика). Рассмотрим более подробно влияние одиночных эффектов на харак- теристики мощныхМОП-транзисторов, в частности, с «тренч»-затворами. О ДИНОЧНЫЙ ЭФФЕКТ ВЫГОРАНИЯ Одиночные радиационные эффек- ты возникают из-за взаимодействия высокоэнергетических тяжёлых ио- нов и протонов (тяжёлых заряжен- ных частиц, ТЗЧ) с полупроводнико- вым материалом транзистора. Части- цы ионизируют атомы кремния на сво- ём пути следования в толще материала. Кроме того, вторичные частицы, воз- никающие из-за упругих и неупругих столкновений ядер атомов материала, также приводят к его ионизации. На рисунке 2 представлены воль- тамперные характеристики МОП- транзистора на различных стадиях электрического пробоя [5]. При увели- чении напряжения сток–исток до опре- делённого значения, МОП-транзистор входит в режим нормального лавин- ного пробоя. С ростом напряжения на истоке данный процесс продолжается до тех пор, пока падение напряжения внутри p-области не активирует пара- зитный биполярный транзистор. После этого МОП-транзистор уже не может выдерживать высокие значения напря- жения сток–исток. При этом ток стока продолжает увеличиваться, а напряже- ние на стоке – падать. Из-за обратной связи наступает вторичный пробой, который приводит к короткому замы- канию между стоком и истоком, что разрушает прибор. На рисунке 3 представлены графики изменения токов утечки стока и затво- ра до и после облучения ТЗЧ, кото- рые вызывают выгорание транзисто- ра. В момент времени t = 0 ток исто- ка равен 10 –8 А, а ток затвора – 10 –10 А. Перед переходом транзистора в состо- яние выгорания вышеуказанные токи утечки определяются параметрами прибора, а также измерительной уста- новкой. В момент времени t = 50 нс наблюдается значительное увеличе- ние тока стока. При этом ток затвора остаётся неизменным. О ДИНОЧНЫЙ ЭФФЕКТ ПРОБОЯ ПОДЗАТВОРНОГО ДИЭЛЕКТРИКА При прохождении ТЗЧ в эпитакси- альном слое силового транзистора Рис. 1. Кристалл силового 200-вольтного n-канального МОП-транзистора Рис. 2. Квазистационарные вольтамперные характеристики МОП-транзистора в состоянии лавинного пробоя Рис. 3. Токи стока и затвора, возникающие вследствие выгорания транзистора под воздействием ТЗЧ [5] Рис. 4. Токи стока и затвора, возникающие вследствие пробоя подзатворного диэлектрика транзистора под воздействием ТЗЧ © СТА-ПРЕСС