Page 83 - 《真空与低温》2025年第5期

622 真空与低温 第 31 卷 第 5 期

图 6（a）所示。 部击穿烧毁的“硬损伤”现象。
为分析深层放电脉冲对 器件的损伤机制，
信号发生器
MOS
试验采用万用表和高阻仪对不同试验条件下的
MOS 器件 G 极和 S 极之间的电阻值进行测试。测
D 试时首先采用万用表测量其电阻值，若超出万用表
测量范围（0～200 MΩ），则采用高阻仪（测量范围
G R
K 200 MΩ～20 GΩ）继续测量，测试结果如表 1 所列。
S

+
DC − 20
示波器
15
10
图 5 深层放电脉冲对 MOS 器件损伤试验装置示意图
5
Fig. 5 Schematic diagram of MOSFET damage test device 0
caused by deep discharge pulses 幅值/V
−5
从图 6（a）中可以看出，通过 S 极的电流信号 −10
周期约为 0.1 ms，这与施加于 G 极方波电压的频率 −15
保持较好的一致性，说明 G 极上的 5 V 电压能够很 −20
−0.000 2 −0.000 1 0 0.000 1 0.000 2
好地控制 S 极与 D 极之间电流，MOS 器件处于正 时间/s
常的工作状态。 （a）未注入模拟脉冲
20
MOS 器件 G 极和沟道之间有一层很薄的氧化
15
层（SiO 2 ），该氧化层非常薄，很容易被深层放电影 模拟脉冲
10
响。因此，在 MOS 器件正常工作的同时闭合开关
5
K，将深层放电模拟脉冲注入 G 极，模拟脉冲的充 0
电电压由 1 kV 开始，以单次发射的方式注入，并测 幅值/V
−5
试 S 极的输出信号。当脉冲注入完成后便断开开
−10
关 K，更换新的 MOS 器件，并以相同的工作参数
−15
使 MOS 器件正常工作，随后闭合开关 K，以 1 kV
−20
为步进增加模拟脉冲的充电电压再次测试。重 −0.000 2 −0.000 1 0 0.000 1 0.000 2
时间/s
复上述步骤直至 S 极输出信号出现不可恢复的 （b）充电电压为2 kV模拟脉冲注入后
异常。 20
图 6（b）是充电电压为 2 kV 的模拟脉冲注入
10
G 极后 S 极输出信号的测试结果，可以看出注入脉
冲产生了瞬时的数据跳变，但由于注入脉冲的持续
时间仅 1 μs，与正常信号 500 μs 的方波持续时间相 幅值/V 0
差较大，随即恢复了正常，后续信号的波形、周期、
−10
幅值均未出现明显变化，说明注入脉冲仅对 MOS
器件输出信号造成瞬时数据跳变的“软错误”。
−20
当充电电压增加至 6 kV 时，此时模拟脉冲的 −0.000 2 −0.000 1 0 0.000 1 0.000 2
时间/s
最大电流幅值约为 9 A，脉冲注入后在 S 极与 D 极
（c）充电电压为6 kV模拟脉冲注入后
之间输出信号中出现了更大幅值的数据跳变，且当
干扰信号出现后输出信号幅值由正常值 5 V 下降 图 6 不同试验条件下 MOS 器件 S 极的输出信号测试结果
Fig. 6 Test results of the output signal of MOSFET S-pole
为 2.5 V 左右，如图 6（c）所示。针对这一现象，对
under different experimental conditions
器件进行断电重启，发现器件输出信号仍为 2.5 V
左右，未能恢复正常状态，说明 MOS 器件出现了内 从表 1 中可以看出，在未注入模拟脉冲时 G 极