СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №6/2015

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 57 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2015 генерируются электронно-дырочные пары. В вертикальном электрическом поле происходит разделение заряда: дырки дрейфуют в сторону интерфейса Si/SiO 2 , а электроны – в сторону стока. Кроме того, электроны и дырки ради- ально диффундируют из ионизацион- ного следа. На границе окисел–полупроводник накапливается избыточная концен- трация дырок. Это связано с тем, что дырки дрейфуют в горизонтальном электрическом поле медленнее, чем электроны – в вертикальном. Аккуму- ляция дырок на границе Si/SiO 2 при- водит к появлению дополнительно- го заряда, а значит дополнительного электрического поля, которое запу- скает пробой подзатворного окисла. На рисунке 4 представлены электри- ческие характеристики транзистора (ток стока и ток затвора) до и после пробоя подзатворного диэлектрика [5]. В момент времени t = 0 нс ток стока равен 10 –8 А, а ток затвора – 10 –10 А. В момент времени t = 50 нс ток затво- ра значительно увеличивается. Также ведёт себя и ток стока. У СЛОВИЯ ПРОЯВЛЕНИЯ ОДИНОЧНОГО ЭФФЕКТА ПРОБОЯ ПОДЗАТВОРНОГО ДИЭЛЕКТРИКА И ЭФФЕКТА ВЫГОРАНИЯ На рисунке 5 представлены графи- ки пороговых напряжений, при кото- рых наступает пробой подзатворного диэлектрика при больших значени- ях напряжения на затворе. При этом напряжение сток–исток может быть малым (см. область I на рис. 5) [6]. В области малых значений напря- жения сток–исток не проявляет себя эффект выгорания, так как пиковая напряжённость электрических полей в эпитаксиальном слое недостаточна для поддержания лавинного пробоя. При малых напряжениях на затворе транзистора и достаточно больших значениях напряжения сток–исток воз- можно совместное проявление выгора- ния транзистора и пробоя диэлектри- ка. В области III напряжение на затво- ре слишком мало, чтобы инициировать пробой диэлектрика первым (малые значения линейных потерь энергии – ЛПЭ), однако вероятность выгорания транзистора высока из-за высокого напряжения сток–исток. Следователь- но, доминирующим механизмом ката- строфического отказа является одиноч- ный эффект выгорания транзистора. В области II возможно либо выгорание транзистора, либо пробой диэлектри- ка под воздействием ионизирующих излучений (для одинаковых значений напряжений V gs , V ds и ЛПЭ). Р ЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ ТРАНЗИСТОРОВ , ИЗГОТОВЛЕННЫХ ПО ТЕХНОЛОГИИ « ТРЕНЧ », НА ОДИНОЧНЫЕ ЭФФЕКТЫ В настоящее время опубликовано незначительное число результатов испытаний, описывающих влияние одиночных радиационных эффек- тов на электрические характеристи- ки «тренч»-МОП-транзисторов. Далее представлены результаты испыта- ний воздействия ТЗЧ на МОП-тран- зисторы следующих производите- лей: International Rectifier (США) – IRHLF87Y20SCS, Vishay – SUM45N25-58, Vishay – Si7431DP. Электрические ха- рактеристики транзисторов сведены в таблицу 2. Таблица 2. Электрические характеристики силовых МОП-транзисторов с изоляцией канавками Наименование параметра, единицы измерения Буквенное обозначение International Rectifier IRHLF87Y20SCS Vishay SUM45N25-58 Vishay Si7431DP Максимально допустимое напряжение сток–исток, В U си , макс 20 250 –200 Постоянный ток стока, А I c , макс 12 45 –3,8 Сопротивление сток–исток в открытом состоянии, Ом R си , отк 0,032 0,058 0,174 Показатели радиационной стойкости Стойкость по накопленной дозе: 100 крад ЛПЭ к ТЗЧ: 60 МэВ ⋅ см 2 /мг Не радиационно-стойкий Не радиационно-стойкий Рис. 5. Пороговые напряжения, при которых начинается выгорание мощного транзистора и возникает пробой подзатворного диэлектрика: V ds – напряжение сток–исток; V gs – напряжение затвор–исток Рис. 6. Результаты испытаний на одиночные радиационные эффекты для SUM45N25-58 [7]: V ds – напряжение сток–исток; V gs – напряжение затвор–исток © СТА-ПРЕСС