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带电器件模型静电放电等效仿真电路与计算分析

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航天器环境工程 2024年第4期41卷 468-475页

作者：夏敏峰张宇高志良冯娜万发雨南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044 北京东方计量测试研究所北京100094

带电器件模型(CDM)静电放电描述的是器件自身出现静电感应带电进而形成静电放电冲击的过程,是航天器电子产品地面电装/装联过程中面临的主要静电放电风险之一。针对CDM静电放电开展等效电路模型研究与设计,对其充/放电原理及发生过程进... 详细信息

带电器件模型(CDM)静电放电描述的是器件自身出现静电感应带电进而形成静电放电冲击的过程,是航天器电子产品地面电装/装联过程中面临的主要静电放电风险之一。针对CDM静电放电开展等效电路模型研究与设计,对其充/放电原理及发生过程进行分析;对该等效电路模型进行理论、实验与仿真研究,考察各参数对静电放电波形特性的影响。比对验证表明,等效电路的放电波形与标准波形具有较高的一致性:CDM静电放电表现为上升沿为百ps量级、最大峰值电流为数A量级、正/负周期多次振荡的冲击信号;器件自身等效电容越大则冲击脉冲越强,通路电阻也会明显改变静电冲击波形样态。地面操作中应充分考虑CDM静电放电风险,采取措施降低静电放电对电路和器件可能造成的损伤。

关键词：静电放电静电防护带电器件模型电路分析

NGD Analysis of Defected Ground and SIW-Matched Structure

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Chinese Journal of Electronics 2023年第2期32卷 343-352页

作者： GU Taochen wan fayu GE Junxiang Lalléchère Sébastien Rahajandraibe Wenceslas Ravelo Blaise Nanjing University of Information Science & Technology (NUIST) Université Clermont Auvergne (UCA) CNRS SIGMA Clermont Aix-Marseille University CNRS University of Toulon

A bandpass negative group delay(NGD)passive circuit based on defect ground structure(DGS)and substrate integrated waveguide(SIW)-matched is developed in the paper. The NGD DGS topology is originally built with notched cells associated with self-matched substrate waveguide elements. The DGS design method is introduced as a function of the geometrical notched and SIW via elements. Then, parametric analyses based on full wave 3-D electromagnetic S-parameter simulations were considered to investigate the influence of DGS physical size effects. The design method feasibility study is validated with fully distributed microstrip circuit prototype. Significant bandpass NGD function performances were validated with 3-D simulations and measurements with-1.69 ns negative group delay value around 2 GHz center frequency over 33.7 MHz NGD bandwidth. Insertion loss is 4.37 d B, and reflection loss reaches 41.5 d B.

关键词： Solid modeling Prototypes Electromagnetic waveguides Reflection Passive circuits Delays Frequency measurement

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基于人体起电实验外推超低电压研究

电波科学学报 2022年第1期37卷 33-39页

作者：刘斌万发雨王健季启政杨铭冯娜南京信息工程大学南京210044 北京东方计量测试研究所北京100086

随着电子工业技术的飞速发展,电子产品静电放电(electrostatic discharge, ESD)敏感度电压已经低于人体模型(human body model,HBM)电压50 V,然而现有防静电工作区(electrostatic discharge protected area, EPA)配置要求标准只是针对于ESD敏感电压不低于HBM 100 V的电子产品.为了研究人体起电超低电压EPA配置,文中依据ANSI/ESD S20.20标准进行人体行走实验,在较高湿度条件下,选择对地电阻值远低于标准规定109Ω的防静电地板与防静电鞋,测试人体起电的系统电阻及其行走起电电压.基于短时间的实验数据利用切比雪夫不等式外推特定概率下最大可能电压,使短时间实验数据具有实践意义.实验研究发现:虽然人体行走电压与其系统电阻之间呈正相关关系,但是离散性较大,仅通过系统电阻控制人体起电电压,无法得到良好的结果.最后,依据外推电压对EPA的防护可靠性进行风险评估,提出了降低失效风险的建议和措施.

关键词：静电放电(ESD) 人体模型(HBM) 系统电阻行走电压切比雪夫不等式

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质子辐照对AlGaN/GaN HEMT亚阈值摆幅特性的影响

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半导体技术 2023年第2期48卷 110-116页

作者：刘峻季启政杨铭万发雨傅凡南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044 陆军工程大学石家庄校区电磁环境效应重点实验室石家庄050003 北京东方计量测试研究所北京100086

研究了具有不同栅漏间距的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的亚阈值摆幅特性在0.4 MeV质子辐照(质子总注量为2.16×10^(12)cm^(-2))后的变化规律。质子辐照前,各器件的亚阈值摆幅基本一致;质子辐照后,器件的亚阈值摆幅随着栅漏间距... 详细信息

研究了具有不同栅漏间距的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的亚阈值摆幅特性在0.4 MeV质子辐照(质子总注量为2.16×10^(12)cm^(-2))后的变化规律。质子辐照前,各器件的亚阈值摆幅基本一致;质子辐照后,器件的亚阈值摆幅随着栅漏间距的减小而逐渐降低。基于辐照前后器件的电容-电压曲线和输出特性得到低场载流子输运特性,并据此分析了亚阈值摆幅的变化原因。发现与器件尺寸相关的极化散射效应是不同尺寸器件在辐照后亚阈值摆幅发生不同变化的主要原因。为AlGaN/GaN HEMT的性能优化提供了全新的视角与维度。

关键词： AlGaN/GaN HEMT 亚阈值摆幅质子辐照极化散射

AlGaN/GaN HEMT质子辐射效应研究进展

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航天器环境工程 2022年第4期39卷 436-445页

作者：季启政刘峻杨铭胡小锋万发雨刘尚合中国人民解放军陆军工程大学电磁环境效应重点实验室石家庄050003 北京卫星环境工程研究所北京100094 南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044 北京东方计量测试研究所北京100086

氮化镓(GaN)基异质结材料以其宽禁带、耐高温、高击穿电压以及优异的抗辐射性能成为航天领域半导体材料的研究和应用热点。而基于GaN材料的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)因其制备过程带来的缺陷和损伤,性能将受到空间辐射的严峻挑... 详细信息

氮化镓(GaN)基异质结材料以其宽禁带、耐高温、高击穿电压以及优异的抗辐射性能成为航天领域半导体材料的研究和应用热点。而基于GaN材料的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)因其制备过程带来的缺陷和损伤,性能将受到空间辐射的严峻挑战。文章对空间辐射环境下AlGaN/GaN HEMT的辐射机理和效应进行梳理;针对低中地球轨道以质子为主的辐射环境,对不同能量和注量的质子辐照对AlGaN/GaN HEMT的效应进行系统分析。鉴于从压电极化角度分析AlGaN/GaN HEMT的质子辐射效应存在欠缺,且不同能量和注量的质子辐照对器件的影响不同,提出后续应开展AlGaN/GaN HEMT辐射损伤机制、不同轨道辐射环境模拟以及质子辐照对AlGaN/GaN HEMT宏观特性影响研究。

关键词：氮化镓高电子迁移率晶体管质子辐照位移损伤压电极化

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基于谐振环法板材介电常数高精度测试研究

电子测量与仪器学报 2022年第11期36卷 42-49页

作者：刘傲陈佳慧任英杰杜宏宇万发雨周蓓南京信息工程大学南京210044 浙江华正新材料股份有限公司杭州311100

介电常数是影响高频板材性能的重要参数,板材介电常数的准确性及空间分布均匀性都会对微波电路的性能产生重要影响。本文首先设计了增强型耦合环、屏蔽通孔和共面波导技术的谐振环电路,增强环对外界的抗干扰能力并使S21分布在-30~-20 dB... 详细信息

介电常数是影响高频板材性能的重要参数,板材介电常数的准确性及空间分布均匀性都会对微波电路的性能产生重要影响。本文首先设计了增强型耦合环、屏蔽通孔和共面波导技术的谐振环电路,增强环对外界的抗干扰能力并使S21分布在-30~-20 dB,提高传输效率。其次分析了不同的环平均半径、环宽、耦合间隙对仿真结果的影响。接着对谐振环电路加工、测试,实测结果表明在2、10、24 GHz频点下介电常数误差小于±0.007,证明该方法测试精度高。最后基于该谐振环电路对某国产板材介电常数分布测试分析,结果表明加工和板材空间分布造成的介电常数误差小于±0.024,证明板材性能良好。

关键词：介电常数高频板材测试精度谐振环

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空气放电重复性机理研究进展

安全与电磁兼容 2023年第5期 16-22,41页

作者：魏继晨万发雨崔强南京信息工程大学电子与信息工程学院中国电子技术标准化研究院

随着电子科学技术的飞速发展,电子器件特征尺寸越来越小,静电放电(ESD)给电子器件、设备、系统带来的干扰和损坏问题日益严重。空气放电是静电放电的主要形式,影响空气放电过程的因素众多且复杂,导致空气放电的重复性较差。该文介绍了... 详细信息

随着电子科学技术的飞速发展,电子器件特征尺寸越来越小,静电放电(ESD)给电子器件、设备、系统带来的干扰和损坏问题日益严重。空气放电是静电放电的主要形式,影响空气放电过程的因素众多且复杂,导致空气放电的重复性较差。该文介绍了国内外学者对空气放电的研究情况,总结了相关参数如放电时延、放电弧长、趋近速度、空气湿度以及压强等对空气放电重复性的影响机理,并对目前的空气放电重复性研究进展进行了探讨,在此基础上对空气放电重复性机理研究进行了展望。

关键词：静电放电空气放电重复性

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一种超宽带高增益对踵Vivaldi天线

南京信息工程大学学报（自然科学版） 2021年第4期13卷 461-466页

作者：陈军万发雨中国移动通信集团江苏有限公司泰州分公司泰州225300 南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044

本文设计了一种带宽3.3~40 GHz的新型超宽带高增益对踵Vivaldi天线,该天线介质板两侧采用相同的辐射结构,由一个微带线和两条指数型槽线构成.在天线辐射方向添加一块梯形结构介质板,将天线正反两面的表面电流限制在天线辐射方向,既可以... 详细信息

本文设计了一种带宽3.3~40 GHz的新型超宽带高增益对踵Vivaldi天线,该天线介质板两侧采用相同的辐射结构,由一个微带线和两条指数型槽线构成.在天线辐射方向添加一块梯形结构介质板,将天线正反两面的表面电流限制在天线辐射方向,既可以矫正E面方向图的增益峰值偏移角度,也可以提升天线辐射强度.实测结果显示,3.3~40 GHz带宽内的驻波比均小于2,倍频带宽大于12,增益为1.0~12.6 dB.该天线的E面方向图对称性好,天线的交叉极化比小,且易于设计、成本低廉,在超带宽、高增益的天线领域具有较高应用价值.

关键词： Vivaldi天线超宽带高增益

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静电放电辐射场模拟及干扰预测

高电压技术 2017年第10期43卷 3396-3402页

作者：汪项伟万发雨冯超超范盼南京信息工程大学南京210044 江苏北斗卫星导航检测中心有限公司南京210044

为了深入研究静电放电(ESD)过程及其辐射场情况,解决实验测量数据重复性差、近场辐射场特性难以观测等问题。通过电磁仿真与实验相结合的方法建立ESD模拟器3维电磁模型,验证分析对水平耦合板放电的辐射场特性和受试设备(EUT)的耦合电压... 详细信息

为了深入研究静电放电(ESD)过程及其辐射场情况,解决实验测量数据重复性差、近场辐射场特性难以观测等问题。通过电磁仿真与实验相结合的方法建立ESD模拟器3维电磁模型,验证分析对水平耦合板放电的辐射场特性和受试设备(EUT)的耦合电压特性。研究发现:对水平耦合板放电的辐射场在放电点有最大电场强度,且电场强度随着与放电点距离的增加而呈现先快后慢的衰减。3维电磁仿真结果表明:ESD辐射场主要通过EUT壳体表面的缝隙和接口耦合到设备内部,耦合电压与测试结果一致。因此在电子设备设计阶段可利用该3维电磁模型对其内部抗扰度进行验证,从而降低电子设备抗干扰研发成本,提高设备ESD抗扰度测试过关率。

关键词：静电放电电磁场测试电场分布静电防护静电放电抗扰度测试静电放电枪