Эффекты воздействия сверхкоротких импульсов на полевые транзисторы с затвором Шоттки и малошумящие усилители на их основе тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

□ и О"""-

На правах рукописи

КОРОВЧЕНКО Игорь Сергеевич

эффекты воздействия сверхкоротких импульсов на полевые транзисторы с затвором шоттки и малошумящие усилители на их основе

Специальность 01.04.03 - «Радиофизика»

1 2 [^оп 2исэ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико - математических наук

Воронеж-2009

003482887

Работа выполнена в Воронежском государственном университете.

Научный руководитель: доктор физико - математических наук,

профессор БОБРЕШОВ Анатолий Михайлович

Официальные оппоненты: доктор физико — математических наук,

профессор АЛГАЗИНОВ Эдуард Константинович

кандидат технических наук, ИВАНЦОВ Алексей Владимирович

Ведущая организация: Саратовский государственный университет имени

Н. Г. Чернышевского, г. Саратов.

Защита состоится 10 декабря 2009 г. в 1520 на заседании диссертационного совета Д. 212.038.10 при Воронежском государственном университете по адресу: 394006, г. Воронеж, Университетская площадь, 1, физический факультет, ауд. 435

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного университета.

Автореферат разослан « ^ »ет^М(2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

МАРШАКОВ В.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Диссертационная работа посвящена исследованию входных устройств сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона, построенных на базе арсенид-галлиевых полевых транзисторов с затвором Шоттки (ПТШ), и возможностей улучшения реальных характеристик помехоустойчивости малошумящих усилителей (МШУ) при воздействии сверхкоротких видеоимпульсов (СКВИ).

В последнее время СКВИ приобретают все больший вес среди радиосигналов, способных негативно воздействовать на устройства. В связи с этим, возникает проблема обеспечения помехоустойчивости радиоэлектронных средств (РЭС) в присутствии импульсных помех сверхкороткой длительности. Подробное изучение физических процессов и эффектов, происходящих в устройствах при этом воздействии, а также разработка и введение новых параметров электромагнитной совместимости (ЭМС), которые должны отражать сущность воздействия СКВИ и позволять оценивать их влияние на РЭС, являются актуальными задачами современной радиоэлектроники.

Известно, что в число устройств СВЧ диапазона наиболее уязвимых по отношению к воздействию помех входят МШУ. При исследовании работы таких усилителей на электромагнитную совместимость, как правило, рассматриваются гармонические и модулированные помехи, при воздействии которых возникают эффекты, обусловленные нелинейностью, например блокирование, интермодуляция и т.д. Физические механизмы воздействия СКВИ на МШУ отличаются от тех, которые наблюдаются при воздействии гармонических помех, и требуют более глубокого изучения.

Действие импульсных помех, с длительностями равными или большими наносекунды, которые могут оказывать влияние на МШУ по входным цепям или цепям питания, определено соответствующими ГОСТами. Однако, для видеоимпульсов с субнаносекундной длительностью параметры ЭМС не определены. Данный факт свидетельствует о необходимости введения характеристик, которые могли бы служить критерием качества работы усилителей в условиях воздействия СКВИ. Таким образом, актуальной задачей является исследование работы МШУ в присутствии преднамеренных и непреднамеренных импульсных помех сверхкороткой длительности и определение характеристик ЭМС усилителя при этом воздействии.

В качестве активных элементов МШУ широко применяются малошумя-щие ПТШ, оказывающиеся чувствительными к воздействию СКВИ. Результатом воздействия является обратимая деградация транзистора, т.е. ухудшение

его функциональных параметров (ток стока, коэффициент усиления) с последующим их восстановлением до исходных значений. В работе исследуются эффекты обратимой деградации ваАв ПТШ, описаны разработанные методики и устройства для испытания и оценки качества функционирования полевых транзисторов и МШУ на их основе при воздействии СКВИ.

Таким образом, практическая потребность в решении перечисленных задач определяет актуальность тематики данной диссертации.

Целью работы является:

1. Исследование на основе двумерной модели арсенид-галлиевого транзистора физических процессов, происходящих в полупроводниковой структуре ПТШ при импульсных электроперегрузках по входной цепи.

2. Разработка методик и устройств для исследования обратимой деградации БаЛв ПТШ и помехоустойчивости МШУ на их основе к воздействию СКВИ.

3. Исследование зависимостей деградационных характеристик ПТШ от энергетических параметров СКВИ и параметров полупроводниковой структуры транзисторов.

4. Исследование электромагнитной совместимости МШУ микроволнового диапазона на основе ваАв ПТШ при воздействии последовательности СКВИ.

Основные задачи диссертации вытекают непосредственно из её целей:

• исследование процессов в СаАв ПТШ, связанных с электроперегрузками по входной цепи, с помощью компьютерного моделирования;

• исследование влияния параметров полупроводниковых материалов транзистора на структуру объемного заряда на границе канал-подложка при импульсных электроперегрузках;

• исследование влияния энергетических характеристик СКВИ и параметров полупроводниковой структуры транзистора на обратимую деградацию ПТШ;

• разработка экспериментальной установки и методики измерения характеристик ЭМС МШУ на основе ОаАв ПТШ при действии импульсных помех сверхкороткой длительности;

• определение путей оптимизации МШУ микроволнового диапазона при воздействии последовательности СКВИ.

Методы проведения исследования. В работе использованы методы теории электрических цепей и сигналов, математического и компьютерного моделирования, физическое моделирование, численные методы расчета и анализа, математический аппарат дифференциальных уравнений и уравнений в частных

производных. Проведены экспериментальные исследования.

В качестве основных результатов, полученных в диссертации, можно выделить следующие:

• влияние концентрации хрома в полуизолирующей подложке ПТШ на структуру объемного заряда на границе раздела канал-подложка и на деградацию функциональных параметров ПТШ в условиях импульсной электроперегрузки.

• экспериментальное подтверждение влияния концентраций глубоких уровней, укладывающихся в допуски современной технологии производства на время восстановления ПТШ при воздействии СКВИ

• методика измерения и расчета характеристик ЭМС МШУ при воздействии СКВИ. Введен параметр верхней границы динамического диапазона (ВГДД) по обратимой деградации, который позволяет оценить воздействие СКВИ на МШУ и определить место СКВИ в общей структуре помех.

• разработан автоматизированный комплекс для измерения параметров МШУ на основе ОаАв ПТШ, включая параметры ЭМС при воздействии последовательности СКВИ.

• определены зависимости влияния частоты следования СКВИ и их амплитуды на коэффициент усиления МШУ.

Достоверность результатов диссертации определяется корректным применением математических методов, соответствием выводов известным фундаментальным теоретическим представлениям, соответствием результатов моделирования полученным экспериментальным данным.

Научная новизна.

1. Проведено моделирование работы транзистора во временной области, позволяющее рассматривать формирование объемного заряда при воздействии электроперегрузки.

2.Показано влияние концентрации хрома в полуизолирующей подложке ПТШ на структуру объемного заряда на границе раздела канал-подложка, параметры обратимой деградации и переходные процессы в условиях электроперегрузки. 3.Экспериментально доказано существование влияния концентраций глубоких уровней, укладывающихся в допуски современной технологии производства на время восстановления ПТШ при воздействии СКИ.

4.Разработана методика измерения характеристик ЭМС МШУ при воздействии СКИ. Введен параметр верхней границы динамического диапазона (ВГДД)

по обратимой деградации, который позволяет оценить воздействие СКИ на МШУ и определить место СКИ в общей структуре помех.

5.Разработан автоматизированный комплекс для измерения параметров МШУ на основе СаАв ПТШ, включая параметры ЭМС при воздействии последовательности СКИ.

6. Определены зависимости влияния частоты следования СКИ и их амплитуды на коэффициент усиления МШУ.

7. Показано различие воздействия гармонической помехи и последовательности СКИ на МШУ.

На защиту выносятся:

• Зависимость обратимой деградации ОаАв ПТШ при воздействии СКВИ от концентрации глубоких уровней в пределах допустимых значений современных технологий производства полуизолирующих подложек.

• Характеристики ЭМС МШУ при воздействии импульсной помехи сверхкороткой длительности, определяющие качество работы усилителя, а также методика их расчета и измерения.

• Автоматизированный комплекс для измерения параметров ЭМС МШУ на основе ОаАв ПТШ при воздействии последовательности СКВИ.

• Пути оптимизации режимов работы МШУ, с целью уменьшения влияния воздействия СКВИ.

Практическая ценность работы. Предложенная двумерная модель ПТШ, учитывающая динамику захвата носителей на глубокие уровни в полуизолирующей подложке, позволяет прогнозировать уязвимость транзисторов к воздействию СКВИ. Исследованы зависимости обратимой деградации ваЛв полевых транзисторов от энергетических характеристик СКВИ, амплитуды, параметров полупроводниковой структуры ПТШ. Экспериментальные и теоретические исследования позволяют выработать рекомендации по отбору ОаАэ ПТШ, функционирующих в условии действия импульсных электроперегрузок. Разработаны методика измерения и расчета ЭМС МШУ при воздействии СКВИ, а также измерительный комплекс для ее реализации. Введен параметр ЭМС, с помощью которого можно оценивать качество работы МШУ при воздействии последовательности СКВИ. Выработаны рекомендации по оптимизации работы МШУ на основе ваЛв ПТШ при импульсных помехах.

Внедрение научных результатов. Результаты диссертации использованы в научно-исследовательских работах, выполнявшихся на кафедре элек-

троники В ГУ, а так же в учебном процессе.

Личный вклад определяется проведением теоретических и экспериментальных исследований, а так же анализом полученных результатов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены в виде докладов и обсуждались на: XII, XIII, XIV, XV Международных научно-технических конференциях «Радиолокация, навигация, связь», в г. Воронеж в 2006, 2007, 2008 и 2009 г.; 7, 8 Международных симпозиумах по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии, в г. Санкт-Петербург в 2007 и 2009 г.; 10-й Российской научно-технической конференции по электромагнитной совместимости технических средств и электромагнитной безопасности: ЭМС-2008 в г. Санкт-Петербург в 2008 г.; V, VII Международных научно-технических конференциях «Физика и технические приложения волновых процессов» в г. Казань и г. Самара в 2007 и 2008г.; 62, 63 Научных сессиях РНТОРЭС им. Попова, посвященных Дню радио, в г.Москва в 2007 и 2007 г.; 9-й Международной научно-технической конференции «Проблемы техники и технологий телекоммуникаций» в г. Казань в 2008 г.; 18-й Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» в г. Севастополь в 2008 г.; 20th International Zurich Symposium "Electromagnetic Compatibility 2009", Zurich, 2009; Научных сессиях Воронежского государственного университета в г. Воронеж, в 2006, 2007, 2008 и 2009 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 печатные работы, четыре из которых в журналах, рекомендованных ВАК РФ для публикации результатов диссертационных работ. Работы [1,2] опубликованы в журнале, который входил в указанный перечень ВАК РФ до конца 2006 года.

Объем и структура диссертационной работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, включающего 145 наименований. Объём диссертации составляет 171 страницу, включая 66 иллюстраций.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении к диссертации обсуждается актуальность темы исследования, приведен краткий обзор известных результатов по теме диссертации. Сформулирована цель работы, изложены основные результаты диссертационной работы.

В первой главе диссертационной работы предложена двумерная модель GaAs ПТШ для исследования воздействия электроперегрузок на затвор транзистора, сформированная в САПР APSYS. На основании анализа современной литературы по проблеме были сделаны выводы о том, что СКВИ, действующие по входной цепи транзистора приводят к перераспределению объемного заряда в полупроводниковой структуре прибора. При этом длительные эффекты восстановления параметров ПТШ после воздействия СКВИ связаны с глубокими уровнями в полуизолирующей подложке. Видеоимпульсы приводят к образованию избыточного объемного заряда на глубоких уровнях и, соответственно, перераспределению объемного заряда в подложке и канале ПТШ. Следствием этого является ухудшение его функциональных характеристик. Модель, сформированная в APSYS, учитывает влияние глубоких уровней в полуизолирующей подложке при воздействии импульсных электроперегрузок, которыми в общем случае и являются СКВИ.

Для подложки использована четырехуровневая компенсационная структура энергетических уровней, часто применяющаяся при исследованиях эффектов, связанных с глубокими уровнями в арсенид-галлиевой полуизолирующей подложке. Структура энергетических уровней представлена глубоким донором (уровень EL2, связанный с дефектами кристаллической решетки), глубоким акцептором (образованный примесью хрома), а также двумя мелкими примесями, донорной и акцепторной. Подробно рассмотрена структура объемного заряда, образованного на границе канал-подложка в равновесном случае, при отсутствии внешних полей. Проведен анализ вклада каждого из глубоких уровней в процессы генерации и рекомбинации неравновесных носителей заряда. Показано, что различие концентраций хрома в полуизолирующей подложке ПТШ существенно влияет на структуру объемного заряда на границе раздела канал-подложка, а, следовательно, и на параметры обратимой деграда-

/А 1.06

1.04

1.02

1.00

0.98

0.96

0.94

0.92

°-90 0 1 23456789' о 1 2 3 4 5 6

а б

Рис. 1.

>■1

/

i t — N„ - 2.5-101S см"3 — . Л/„= 1.0-10'7см"3 Ч—1—1—1—1—1—1—

/

г

ции в случае электроперегрузки по входной цепи транзистора.

Проведено моделирование воздействия электроперегрузки на транзистор во временной области. Рассмотрено формирование избыточного объемного заряда в процессе зарядки глубоких уровней под воздействием электроперегрузки, которая представляет собой перепад напряжения на затворе транзистора. В качестве оценочного параметра моделирования воздействия электроперегрузки принимается нормированный ток стока /с(/)//со, равный отношению значения тока /с в конкретный момент времени / к начальному значению тока до перегрузки /с0. На основе полученных результатов моделирования установлена зависимость переходного релаксационного процесса после электроперегрузки от концентрации хрома в полуизолирующей подложке (рис. 1 а, б). Установлено, что чем выше концентрация хрома (Л^,.) в подложке, тем большее время занимает процесс восстановления тока стока до исходного значения после снятия напряжения перегрузки с затвора. Кроме того, от концентрации хрома зависит и сам процесс восстановления.

Вторая глава посвящена экспериментальным исследованиям обратимой деградации БаАв ПТШ при воздействии одиночных СКВИ отрицательной полярности и их последовательности. В ходе эксперимента измерялся ток стока транзистора, среднее значение которого во время воздействия видеоимпульсов уменьшается, а после воздействия восстанавливается до исходного значения. В качестве оценочных параметров воздействия СКВИ в эксперименте были выбраны следующие: значение тока стока /1 сразу после прекращения импульсного воздействия и время его восстановления Твосст до исходного значения.

Выявлены различные типы восстановления тока стока после воздействия, которые зависят от типа транзистора. Установлено, что величина тока стока

20 18 16 14 12 10 8 6 4

/й мЛ

$

4

I ......

|

1

г_ »

1 —н

1

1

.......%......

* ?

(

1

I, с

10

15 20 Рис. 2.

30

сразу после воздействия и время восстановления Ттт одиночного СКВИ отрицательной полярности зависят от амплитуды импульсов. С увеличением амплитуды время восстановления растет, а среднее значение тока стока транзистора 1\ уменьшается. При действии последовательности СКВИ обратимая деградация зависит и от частоты следования импульсов в серии. С увеличением частоты значение тока

стока транзистора 1\ уменьшается.

На рисунке 2 показана зависимость тока стока ПТШ (/с) от времени (/) при воздействии серии СКВИ отрицательной полярности на затвор с частотой 10 кГц. Во время действия последовательности, каждый импульс приводит к образованию избыточного объемного заряда на глубоких уровнях полуизолирующей подложки. За время межимпульсного промежутка глубокие уровни не успевают разрядиться полностью и, следовательно, полный объемный заряд не успевает вернуться к своему исходному состоянию, которое было до воздействия. Избыточный объемный заряд приводит к сужению канала ПТШ, в результате чего среднее значение тока стока транзистора уменьшается. После действия определенного количества импульсов наступает квазиравновесное состояние, связанное с конечной концентрацией глубоких уровней в полупроводниковой структуре ПТШ, и значение тока стока, равное значению 1\ (рис. 2), перестает меняться при дальнейшем воздействии импульсной последовательности. Описанный процесс является причиной кумулятивного эффекта, который проявляется в тенденции уменьшения тока стока относительно исходного значения во время действия импульсов в серии.

Экспериментально показано, что степень воздействия, которая определяется минимальным значением тока стока в момент прекращения воздействия серии СКВИ (/1), и время восстановления тока после воздействия зависят от концентрации глубоких уровней в полуизолирующих подложках.

Эксперименты проводились на двух типах транзисторов ЗП343А-2 и ЗП344А-2, каждый из которых был изготовлен на двух разных партиях подложки АГПЧ-8. На рисунке 3 показаны зависимости значений нормированного тока стока 1\Иа (70- значение тока стока до воздействия, 1\ — значение тока стока в момент прекращения воздействия) и времени восстановления Твос„ от амплитуды СКВИ в серии для разных транзисторов. Последняя цифра в номенклатуре названия типа транзистора на рисунке 3 обозначает партию подложки. Зависимости на рисунке 3 иллюстрируют, что СКВИ оказывают более сильное воздействие на ПТШ, изготовленные на подложках первой партии (сплошные

-5 -10 -15 -20 -25

1 ЗП34М-2-1 ' — ■- ■ ЗП343А-2-2 » ЗПЭ44А-2-1 —•- • ЗПЭ44А-2-2

Ц:-Ж • -

Л», в

Рис.3

кривые). Сопоставление результатов моделирования и эксперимента позволяет сделать вывод о различной концентрации хрома в разных партиях подложки. При этом значения концентраций в подложках укладываются в технологические допуски производства.

В ходе исследований также выявлено, что обратимая деградация ПТШ при воздействии СКВИ зависит от температуры.

Необратимая деградация транзисторов, которая наблюдается при действии последовательности СКВИ и проявляется при определенных амплитуде и частоте импульсов, возникает чаще при длительном воздействии последовательности СКВИ. Конструктивные параметры полупроводниковой структуры транзисторов оказывают непосредственное влияние на возможность образования необратимых процессов.

В третьей главе диссертации рассматривается проблема электромагнитной совместимости МШУ на основе ОаАэ ПТШ при воздействии последовательности СКВИ отрицательной полярности по входной цепи. На основании сформулированных требований ЭМС введен параметр верхней границы динамического диапазона Дэб (ВГДД) по обратимой деградации, который позволяет оценить воздействие сверхкоротких импульсов на МШУ и определить их место в общей структуре помех. Он равен мощности импульсной помехи, при которой коэффициент усиления падает на 1 дБ. Зависимость £>0б от напряжения смещения на затворе транзистора (Щ для разных частот следования СКВИ в серии представлена на рисунке 4. Видно, что воздействие СКВИ тем сильнее, чем больше по абсолютной величине напряжение смещения на затворе ПТШ.

Проведено экспериментальное сравнение воздействия гармонической помехи и СКВИ на МШУ. Показано, что опти-

£>ои дБ/мВт

— - 1 кГц — 100 кГц

1 •

*

— 1 — »

» я к«*

-2,6 -2,5 -2,4 -2,3 -2,2 -2,1 -2,0 -1,9 Рис.4

мальный режим в этих случаях будет различным. Средняя мощность воздействия последовательности СКВИ, необходимая для уменьшения коэффициента усиления на 1 дБ, на 10-12 дБ меньше, чем мощность гармонической помехи, оказывающей то же действие. На рисунке 5 представлена экспериментальная зависимость амплитуды (Аимп) импульсов от частоты следования (/й„п), построенная для импульсной помехи, при которой коэффициент усиления МШУ падает на 1 дБ.

В четвёртой главе описывается автоматизированный комплекс для измерения параметров обратимой деградации ПТШ, а также электромагнитной совместимости МШУ при воздействии последовательности СКВИ. Управление измерениями, а также сбор и обработка данных производятся с помощью компьютера в автоматическом режиме посредством универсальной платы ввода/вывода, подключенной к нему. Написано соответствующее программное обеспечение с применением базы данных, позволяющее контролировать процесс измерений и анализировать накопленный экспериментальный материал в ходе исследования. Разработаны и описаны методики измерения и математической обработки характеристик обратимой деградации ваАБ ПТШ и параметров ЭМС МШУ на его основе в условиях действия импульсных.

Измерительный комплекс с незначительной модернизацией может быть использован для исследования работы при воздействии последовательности СКВИ других устройств и полупроводниковых приборов.

В заключении подведены итоги по диссертационной работе в целом и сформулированы основные результаты, которые сводятся к следующему:

• Рассмотрены двумерная модель ПТШ для исследования воздействия электроперегрузок на затвор транзистора в САПР АРЗУБ, учитывающая влияние глубоких уровней в полуизолирующей подложке, и структура объемного заряда, образованного на границе канал-подложка в равновесном случае, при отсутствии внешних полей. Показано, что различие концентраций хрома в полуизолирующей подложке ПТШ существенно влияет на величину объемного заряда на границе раздела канал-подложка, а, следовательно, и на параметры обратимой деградации.

• Проведено моделирование воздействия электроперегрузки на транзистор во временной области, рассмотрено формирование объемного заряда. На основе полученных результатов установлена зависимость переходного процесса в условиях электроперегрузки от концентрации хрома в полуизолирующей подложке.

• Экспериментально показано, что время восстановления, а также величина тока стока сразу после воздействия отрицательных СКВИ зависят от амплитуды импульсов. Выявлены различные типы восстановления тока стока после воздействия.

• Необратимая деградация транзисторов возникает чаще при длительном воздействии последовательности СКВИ. Конструктивные параметры полупроводниковой структуры транзисторов также оказывают непосредственное влияние на возможность образования необратимых процессов.

• На основании сопоставления результатов моделирования и экспериментальных исследований позволяет сделать предположение, что степень воздействия, которая определяется минимальным значением тока стока и временем восстановления, зависит от концентрации хрома в полуизолирующей подложке.

• Обратимая деградация ПТШ зависит от температуры окружающей среды. С увеличением температуры скорость релаксационных процессов увеличивается, и степень воздействия последовательности СКВИ уменьшается.

• Введен параметр ВГДД по обратимой деградации, который позволяет оценить воздействие СКВИ на МШУ и определить место СКВИ в общей структуре помех. Выявлены влияния частоты следования СКВИ в серии и их амплитуды на деградацию коэффициента усиления МШУ.

• Проведено экспериментальное сравнение воздействия гармонической помехи и СКВИ на МШУ. Показано, что оптимальный режим работы усилителя для этих помех различен. Средняя мощность серии СКВИ, необходимая для уменьшения коэффициента усиления на 1 дБ, на 10-12 дБ меньше, чем мощность гармонической помехи, оказывающей то же действие.

• Разработаны автоматизированный комплекс для измерения параметров обратимой деградации ОаАз ПТШ и МШУ на его основе при воздействии последовательности СКВИ, а также соответствующие методики измерения. Написано программное обеспечение, позволяющее управлять процессом исследования, а также анализировать накопленный экспериментальный материал.

Список публикаций:

1. Коровченко И. С. Моделирование деградационных процессов в полевом транзисторе под воздействием импульсных помех большой амплитуды [Текст] / А. М. Бобрешов, И. С. Коровченко [и др.] // Вестн. Воронеж, гос. ун-та. Сер. Физика. Математика. — 2006. — № 1. - С. 10-16.

2. Коровченко И. С. Определение параметров структурных моделей транзи-

стора по экспериментальным данным [Текст] / А. М. Бобрешов, И. С. Ко-ровченко [и др.] // Вестн. Воронеж, гос. ун-та. Сер. Физика. Математика. — 2006,- №2. -С. 19-23.

3. Коровченко И. С. Экспериментальное исследование обратимой деградации ваАБ ПТШ под действием сверхкоротких видеоимпульсов [Текст] / А. М. Бобрешов, И. С. Коровченко [и др.] // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. — 2007. — № 1. — С. 104-111.

4. Коровченко И. С. Механизмы обратимых отказов ваАБ ПТШ при мощных импульсных воздействиях [Текст] / А. М. Бобрешов, И. С. Коровченко [и др.] // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. - 2008. — №3.-С. 60-68.

5. Коровченко И. С. Измерительный комплекс для исследования деградацион-ных процессов под воздействием сверхкоротких видеоимпульсов [Текст] / А. М. Бобрешов, Г. К. Усков, И. С. Коровченко // Энергия - XXI век : науч-практ. вестн. - 2006. - № 3 (61). - С. 76-83.

6. Коровченко И. С. Экспериментальное исследование обратимой деградации ОаАБ ПТШ под воздействием импульсных перегрузок [Текст] / А. М. Бобрешов, И. С. Коровченко [и др.] // Радиолокация, навигация, связь: XII Международ, науч.-техн. конф. — 2006. — т. 2.-С. 1229-1236.

7. Коровченко И. С. Моделирование обратимой деградации тока стока полевых транзисторов с затвором Шотки под действием серии видеоимпульсов отрицательной полярности [Текст] / А. М. Бобрешов, И. С. Коровченко [и др.] // Радиолокация, навигация, связь : XII Международ, науч.-техн. конф. - 2006. - т. 2. - С. 1214-1222.

8. Коровченко И. С. Деградация ОаАБ НЕМТ-транзисторов под воздействием видеоимпульсов сверхкороткой длительности [Текст] / А. М. Бобрешов, И. С. Коровченко [и др.] // Радиолокация, навигация, связь : XIII Междунар. науч.-техн. конф. - 2007. - т. 2. - С. 1506-1510.

9. Коровченко И. С. Обратимые отказы ваАБ ПТШ при воздействии сверхкоротких импульсов по выходной цепи [Текст] / А. М. Бобрешов, И. С. Коровченко [и др.] // Радиолокация, навигация, связь : XIII Междунар. науч.-техн. конф.-2007.-т. 2.-С. 1535-1540.

10. Коровченко И. С. Реализация математической модели, позволяющей учесть эффект обратимой деградации ОаАБ ПТШ в системах схемотехнического проектирования [Текст] / А. М. Бобрешов, И. С. Коровченко [и др.] // Радиолокация, навигация, связь : XIII Междунар. науч.-техн. конф. - 2007. — т. 2.-С. 1500-1505.

11. Коровченко И. С. Воздействие субнаносекундных импульсов на аналоговые

и цифровые устройства [Текст] / А. М. Бобрешов, И. С. Коровченко [и др.] // Физика и технические приложения волновых процессов : VI Междунар. науч.-техн. конф. - 2007. - С. 223-224.

12. Коровченко И. С. Исследование обратимых отказов GaAs ПТШ под действием субнаносекундных импульсов большой амплитуды [Текст] А. М. Бобрешов, И. С. Коровченко [и др.] // 7-й Международный симпозиум по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии : тр. симп. -2007.-С. 264-265.

13. Коровченко И. С. Исследование помехозащищенности малошумящих усилителей на основе ПТШ к воздействию сверхкоротких видеоимпульсов [Текст] / А. М. Бобрешов, И. С. Коровченко [и др.] // Сборник докладов 10-й Российской научно-технической конференции по электромагнитной совместимости технических средств и электромагнитной безопасности : ЭМС-2008. - 2008. - С. 307-311.

14. Коровченко И. С. Исследование воздействия электромагнитных импульсов сверхмалой длительности на GaAs НЕМТ транзисторы в широкополосной коаксиальной нагрузке [Текст] / А. М. Бобрешов, И. С. Коровченко [и др.] // Радиолокация, навигация, связь : XIV Междунар. науч.-техн. конф. -2008.-Т.2. —С. 1502-1506.

15. Коровченко И. С. Исследование влияния партии подложки на параметры GaAs ПТШ при воздействии сверхкоротких видеоимпульсов [Текст] / А. М. Бобрешов, И. С. Коровченко [и др.] // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии : 18-я Междунар. Крымская конф. - 2008. — т.2. - С. 672— 673.

16. Коровченко И. С. Деградация НЕМТ—транзисторов на GaAs под действием сверхкороткой длительности [Текст] / А. М. Бобрешов, И. С. Коровченко [и др.] // 62 Научная сессия, посвященная Дню радио. - 2007. - С. 225-227.

17. Коровченко И. С. Динамический диапазон по блокированию усилителя на GaAs ПТШ при гармонических и импульсных помехах / А. М. Бобрешов, И. С. Коровченко [и др.] // 63 Научная сессия, посвященная Дню радио. - 2008. -С. 272-274.

18. Коровченко И. С. Влияние концентрации хрома в полуизолирующей подложке ПТШ на время восстановления при воздействии импульсной помехи [Текст] / А. М. Бобрешов, И. С. Коровченко [и др.] // Физика и технические приложения волновых процессов : VII Междунар. науч.-техн. конф., по-свящ. 150-летию со дня рождения A.C. Попова. - 2008. — С. 234—236.

19. Коровченко И. С. Экспериментальное исследование воздействия сверхкоротких видеоимпульсов на ПТШ, изготовленных на подложках из разных

партий [Текст] / А. М. Бобрешов, И. С. Коровченко [и др.] // Радиолокация, навигация, связь : XIV Междунар. науч.-техн. конф. — 2008. — т.2. — С. 1495-1501.

20. Коровченко И. С. Электромагнитная совместимость малошумящих усилителей на ПТШ в присутствии сверхкоротких импульсных помех / А. М. Бобрешов, И. С. Коровченко [и др.] // Проблемы техники и технологий телекоммуникаций : 9 Междунар. науч.-техн. конф. -2008. - С. 363-365.

21. Коровченко И. С. Экспериментальное исследование воздействия гармонической помехи и субнаносекундных видеоимпульсов на МШУ [Текст] / А. М. Бобрешов, И. С. Коровченко [и др.] // Радиолокация, навигация, связь : XV Междунар. науч.-техн. конф. - 2009. - т.2. - С. 993-1001.

22. Коровченко И. С. Зависимость переходных процессов в GaAs ПТШ , связанных с перегрузками, от уровня легирования подложки хромом [Текст] / А. М. Бобрешов, И. С. Коровченко [и др.] // Радиолокация, навигация, связь : XV Междунар. науч.-техн. конф. - 2009. - т.2. - С. 920-927.

23. Коровченко И. С. Характеристики ЭМС МШУ при воздействии сверхкоротких видеоимпульсов [Текст] / А. М. Бобрешов, И. С. Коровченко [и др.] // 8-й Международный симпозиум по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии : тр. симп. - 2009. — С. 320-323.

24. Bobreshov А. М. Substrate batch effect in GaAs MESFET under ultra-short pulses [Text] / A. M. Bobreshov, I. S. Korovchenko [et al.] // Electromagnetic Compatibility, 2009 20th International Zurich Symposium on. - 2009. - P. 389392.

Работы № 1, 2, 3, 4 опубликованы в изданиях, включенных в список ВАК

РФ.

Подписано в печать 27.10.09. Формат 60*84 '/16. Усл. печ. л. 0.93 Тираж 110 экз. Заказ 1720

Отпечатано с готового оригинала-макета в типографии Издательско-полиграфического центра Воронежского государственного университета. 394000, Воронеж, ул. Пушкинская, 3.

Список используемых сокращений.

Введение.

Глава 1. Теоретическое исследование эффектов обратимой деградации.

1.1. Моделирование двумерных полупроводниковых структур полевых транзисторов.

1.2. Модель ваАз ПТШ для исследования образования объёмного заряда в полуизолирующей подложке.

1.3. Равновесный случай.

1.4. Динамика процессов и зависимость от концентрации глубоких уровней в подложке.

Выводы.

Глава 2. Экспериментальное исследование эффектов обратимой деградации ваАз ПТШ.

2.1. Воздействие одиночных СКИ отрицательной полярности по входной цепи ПТШ.

2.2. Воздействие серии СКИ отрицательной полярности на затвор ПТШ.

2.3. Исследование воздействия сверхкоротких видеоимпульсов на ПТШ, изготовленные на разных партиях подложки.

2.4. Воздействие серии СКИ на ПТШ в разных температурных режимах.

Выводы.

Глава 3. Малошумящий усилитель на ПТШ при воздействии сверхкоротких видеоимпульсов.

3.1. Задача электромагнитной совместимости МШУ при воздействии серии сверхкоротких видеоимпульсов.

3.2. Экспериментальное исследование работы МШУ при воздействии видеоимпульсов субнаносекундной длительности.

3.3. МШУ при воздействии гармонических помех и видеоимпульсов субнаносекундной длительности.

Выводы.

Глава 4. Измерительный комплекс для исследования эффектов обратимой деградации при воздействии сверхкоротких видеоимпульсов.

4.1. Описание и основные характеристики измерительного комплекса.

4.2. Описание программного обеспечения автоматизированного измерительного комплекса.

4.3. Методика испытаний транзисторов на воздействие серии субнаносекундных видеоимпульсов.

4.4. Методика испытаний помехозащищенности МШУ при воздействии серии СКИ.

Выводы.

Диссертационная работа посвящена исследованию входных устройств, построенных на базе полевых транзисторов с затвором Шоттки (ПТШ) [1-5], и возможностей улучшения реальных характеристик помехоустойчивости малошумящих усилителей (МШУ) при воздействии импульсных помех.

Актуальность темы.

Исследования, проводимые в данной работе, направлены на изучение проблемы обеспечения помехозащищённости и устойчивого функционирования радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) в условиях помех [6-11]. В последнее время, наряду с гармоническими и модулированными помехами, импульсные приобретают все больший вес среди радиосигналов, способных негативно воздействовать на устройства. Для нормальной работы современной РЭА в реальной электромагнитной обстановке (ЭМО) учет импульсных помех становится важным фактором. Во многих областях радиоэлектроники развивается направление, связанное с использованием сверхкоротких видеоимпульсов (СКИ) [12-24]. Это связано с тем, что они обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными гармоническими, модулированными и импульсными сигналами. Длительность СКИ может составлять десятки и сотни пикосекунд, при полосе спектра порядка десяти ГГц и более. Такие параметры сигналов позволяют использовать их для повышения объема и скорости передачи информации в современных системах связи, а также повышения точности при радиолокационных измерениях.

Наряду с явными преимуществами применения в радиосистемах, СКИ могут быть помехами для других радиоэлектронных средств (РЭС). Кроме того, видеоимпульсы могут быть использованы в качестве преднамеренных помех в системах радиоподавления. Если учесть, что при разработке современных РЭС, как правило, не рассматривают работу устройства при воздействии СКИ, то проблема обеспечения помехозащищенности становится особенно актуальной. При исследовании помехоустойчивости РЭА в присутствии импульсных помех сверхкороткой длительности возникает необходимость подробного изучения физических процессов и эффектов, происходящих при этом воздействии в устройствах, а также разработки и введения новых параметров электромагнитной совместимости (ЭМС), которые будут отражать сущность воздействия СКИ и позволят оценить их влияние на РЭС.

Известно, что малошумящие усилители (МШУ) входят в число наиболее уязвимых по отношению к воздействию помех устройств [25, 26]. При оптимизации и выборе режимов работы МШУ учитываются характеристики ЭМС. Как правило, основное внимание уделяется гармоническим и модулированным помехам, при воздействии которых возникают такие нелинейные эффекты как блокирование, интермодуляция, перекрестные искажения и т.д. [7-11]. Данные процессы в основном связаны с нелинейностью характеристик активного элемента усилителя. Работы по исследованию воздействия СКИ на МШУ показывают, что физические механизмы, действующие при этом, могут быть отличны от тех, которые наблюдаются при воздействии гармонических и модулированных помех, в связи с большей амплитудой импульсов. С этим могут быть связаны и отличия в эффектах, наблюдаемых при воздействии СКИ [25, 26].

Гармонические и модулированные помехи, которые могут оказывать влияние на МШУ, определены существующими государственными стандартами (ГОСТ) Р 50638-94, 29179-91, 29180-91, 29192-91 [27-30]. Однако, для видеоимпульсов с субнаносекундной длительностью, при воздействии которых на усилитель происходит ухудшение его функциональных характеристик, параметры ЭМС не заданы ГОСТ. Данный факт свидетельствует о необходимости введения характеристик, которые могли бы служить критерием качества работы МШУ в условиях воздействия СКИ.

В качестве активных элементов современных МШУ сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона в основном применяются полевые транзисторы с затвором Шоттки (ПТШ) на основе арсенида галлия. Малошумящие ОаАэ ПТШ обладают высокой чувствительностью к импульсным электроперегрузкам по входным цепям и цепям питания, которые могут возникать при воздействии СКИ [25, 26]. Эффекты, которые при этом наблюдаются, могут носить как обратимый, так и необратимый характер, и главным образом связаны с параметрами полупроводниковой структуры транзистора [25, 26, 31-35]. Под обратимой деградацией понимается ухудшение основных функциональных параметров (уменьшение коэффициента усиления и тока стока транзистора) в результате импульсного воздействия, с последующим восстановлением этих параметров после его прекращения [33-35]. Ухудшение характеристик ПТШ в присутствии импульсных помех, которое влияет на помехоустойчивость МШУ в целом, побуждает к необходимости уделить большее внимание изучению процессов, происходящих при воздействии СКИ в полевых транзисторах.

В связи со сказанным выше, при проектировании современных РЭС, актуальной задачей является оценка качества работы радиоаппаратуры и ее элементов в присутствии преднамеренных и непреднамеренных импульсных помех сверхкороткой длительности. С этой целью были проведены исследования обратимой деградации ваАэ ПТШ, как наиболее уязвимых элементов современной РЭА СВЧ диапазона, разработаны методики и устройства для испытания и оценки качества функционирования при воздействии СКИ как транзисторов, так и МШУ на их основе. Также было уделено внимание изучению влияния параметров полупроводниковой структуры ПТШ на характеристики обратимой деградации.

Необходимо отметить, что теоретическим и экспериментальным исследованиям полевых транзисторов на сегодняшний день посвящено достаточно большое количество публикаций. В работах, посвященным, проблемам обеспечения ЭМС рассматриваются, как правило, гармонические и модулированные помехи [1-5, 31, 32, 36-55], и практически нет работ, связанных с воздействием СКИ.

Таким образом, потребность в решении перечисленных задач определяет актуальность тематики данной диссертации.

Целью работы является:

1. Исследование на основе двумерной модели арсенид-галлиевого транзистора физических процессов, происходящих в полупроводниковой структуре ПТШ при импульсных электроперегрузках по входной цепи.

2. Разработка методик и устройств для исследования обратимой деградации ОаАБ ПТШ и помехоустойчивости МШУ на их основе к воздействию СКИ.

3. Исследование зависимостей деградационных характеристик ПТШ от энергетических параметров СКИ и параметров полупроводниковой структуры транзисторов.

4. Исследование электромагнитной совместимости МШУ микроволнового диапазона на основе ОаАэ ПТШ при воздействии последовательности СКИ.

Основные задачи диссертации вытекают непосредственно из её целей:

• исследование процессов в ОаАэ ПТШ, связанных с электроперегрузками по входной цепи, с помощью компьютерного моделирования;

• исследование влияния параметров полупроводниковых материалов транзистора на структуру объемного заряда на границе канал-подложка при импульсных электроперегрузках;

• исследование влияния энергетических характеристик СКИ и параметров полупроводниковой структуры транзистора на обратимую деградацию ПТШ;

• разработка экспериментальной установки и методики измерения характеристик ЭМС МШУ на основе ОаАэ ПТШ при действии импульсных помех сверхкороткой длительности;

• определение путей оптимизации МШУ микроволнового диапазона при воздействии последовательности СКИ.

Методы исследования.

В работе использованы методы теории электрических цепей и сигналов, математического и компьютерного моделирования, физическое моделирование, численные методы расчета и анализа, математический аппарат дифференциальных уравнений и уравнений в частных производных. Проведены экспериментальные исследования.

Научная новизна:

1. Проведено моделирование работы транзистора во временной области, позволяющее рассматривать формирование объемного заряда при воздействии электроперегрузки.

2. Показано влияние концентрации хрома в полуизолирующей подложке ПТШ на структуру объемного заряда на границе раздела канал-подложка, параметры обратимой деградации и переходные процессы в условиях электроперегрузки.

3. Экспериментально доказано существование влияния концентраций глубоких уровней, укладывающихся в допуски современной технологии производства на время восстановления ПТШ при воздействии СКИ.

4. Разработана методика измерения характеристик ЭМС МШУ при воздействии СКИ. Введен параметр верхней границы динамического диапазона (ВГДД) по обратимой деградации, который позволяет оценить воздействие СКИ на МШУ и определить место СКИ в общей структуре помех.

5. Разработан автоматизированный комплекс для измерения параметров МШУ на основе СаАэ ПТШ, включая параметры ЭМС при воздействии последовательности СКИ.

6. Определены зависимости влияния частоты следования СКИ и их амплитуды на коэффициент усиления МШУ.

7. Показано различие воздействия гармонической помехи и последовательности СКИ на МШУ.

Достоверность.

Достоверность результатов диссертации определяется корректным применением математических методов, соответствием выводов известным фундаментальным теоретическим представлениям, соответствием результатов моделирования полученным экспериментальным данным.

Личный вклад.

Личный вклад определяется проведением теоретических и I экспериментальных исследований, а так же анализом полученных результатов.

Практическая ценность.

Предложена двумерная модель ПТШ, учитывающая динамику захвата носителей на глубокие уровни в полуизолирующей подложке, * которая позволяет прогнозировать уязвимость транзисторов к воздействию СКИ.

Исследованы зависимость обратимой деградации ОаАБ полевых транзисторов от амплитуды СКИ и параметров полупроводниковой структуры ПТШ. Экспериментальные и теоретические исследования позволяют выработать рекомендации по отбору полуизолирующих подложек ПТШ, учитывающему воздействие импульсных электроперегрузок.

Разработаны методика измерения и расчета ЭМС МШУ при воздействии СКИ, а также измерительный комплекс для ее реализации. Предложены характеристики ЭМС, с помощью которых можно оценивать качество работы МШУ при воздействии последовательности СКИ. Выработаны рекомендации по оптимизации работы МШУ на основе ОаАБ и

ПТШ при сверхкоротких импульсных помехах.

Результаты диссертации могут быть использованы для проектирования других устройств, построенных на базе ПТШ.

Внедрение научных результатов.

Полученные в диссертации результаты внедрены в ' научно-исследовательских работах, выполнявшихся на кафедре электроники ВГУ, а так же использовались в учебном процессе.

Состояние исследуемой проблемы.

В современной литературе [6-10, 25, 26] обычно рассматривают различные методы воздействия импульсной помехи на РЭС. Среди них можно выделить два основных: подача импульсов непосредственно на вход устройства и наведение импульсов на полосках печатной платы сформированным вокруг нее электромагнитным полем. Кроме этого, поле может действовать и напрямую на элементы РЭА. Изучение методом полевого воздействия представляет интерес при рассмотрении поведения РЭС в условиях, когда поле может действовать на печатную плату, минуя различные защитные устройства. Существуют исследования по облучению полупроводниковых структур транзисторов и конечных устройств на их основе импульсами электромагнитного излучения [25, 26, 56].

Современные РЭС обычно устанавливается в экранированных корпусах и, как правило, обладают достаточно хорошей защитой от наведенных помех. Вследствие этого наиболее вероятным путем воздействия СКИ становится радиоприемный тракт, где наведенный на антенне импульс может воздействовать на входные устройства. При этом наведенное напряжение имеет положительную и отрицательную составляющую. Для исследования влияния каждой из этих составляющих на элементы исследуемого устройства, на его вход подавались импульсы положительной и отрицательной полярности. Такой подход является традиционным при исследованиях ЭМС в случае воздействия гармонических помех [6-10].

Среди элементов РЭА СВЧ диапазона, расположенных в радиоприемном тракте, МШУ является одним из наиболее уязвимых к действию помех устройств [25, 26]. Поскольку с целью повышения чувствительности приемника такие устройства часто располагают сразу после приемной антенны, обеспечение ЭМС усилителей является актуальной задачей.

Воздействие СКИ на МТУ ТУ чаще всего приводит к обратимым отказам [25, 26], которые выражаются во временной деградации усилителя. В работе [57], в качестве критериальных параметров обратимой деградации, предложено использовать энергетические характеристики СКИ (энергию, амплитуду) и коэффициент обратимой деградации МШУ, который характеризует конкретное устройство. Данные характеристики необходимы для анализа ЭМС МШУ в условиях преднамеренных и непреднамеренных импульсных помех.

Существующие на сегодняшний день ГОСТы [27-30] в основном определяют параметры качества работы устройств, в частности МШУ, для гармонических помех, при воздействии которых возникают такие нелинейные эффекты как блокирование, интермодуляция, перекрестные искажения и т.д. [9]. Для импульсных воздействий, в рамках ГОСТ, рассматривается действие электроперегрузок вплоть до наносекундной длительности [58-61], которые могут быть связаны с воздействием молний, коротких замыканий, внешних электромагнитных воздействий [62]. Электроперегрузки меньшей длительности в ГОСТ не оцениваются, несмотря на то, что они могут вызывать существенную деградацию параметров устройств с длительным последействием [57].

В качестве активных элементов МШУ, широко используются ОаАэ ПТШ. Известны работы по исследованию воздействий на ПТШ ионизирующего излучения [63], рентгеновского излучения [64], оптического излучения [65], обратного управления со стороны подложки (Ьаск§а1т§) [66,

67] и электроперегрузок на выводах транзистора [25, 26]. Также в работах [26, 68] проводилось исследование длительных временных зависимостей тока стока и основных высокочастотных параметров, таких как коэффициент шума и коэффициент усиления, наблюдаемых при воздействии электроперегрузок, которые являются наиболее распространенной причиной отказов ПТШ. Однако малое количество публикаций, описывающих обратимую деградацию ОаАэ ПТШ и устройств на их основе при импульсных воздействиях сверхкороткой длительности, свидетельствует о незавершенности исследований.

В обзорных работах [25, 26] рассматривались электроперегрузки, действующие на различные элементы РЭА в виде радиоимпульсов с СВЧ заполнением, и деградация параметров устройств при этом. Отмечается, что при воздействии электроперегрузок на ОаАз ПТШ происходит перераспределение и накопление избыточного объемного заряда на глубоких уровнях, образованных примесями и дефектами кристаллической решетки и локализованных в различных областях транзистора [25, 26, 33-35, 57]. В частности, уделяется внимание двум областям полупроводниковой структуры: обедненной области под затвором и полуизолирующей подложке. При воздействии СВЧ импульсов модулированная избыточным объемным зарядом активная область сужается, меняя проводимость канала, а, следовательно, и функциональные характеристики ПТШ. Процессы, происходящие в подложке, более выражены и определяют основные характеристики деградации транзистора, поскольку глубокие уровни имеют большую концентрацию и обладают большей постоянной времени релаксации [57]. Кроме того, избыточный объемный заряд на глубоких уровнях в подложке способен оказывать воздействие по всей длине канала, в отличие от обедненной области под затвором. Процессы, происходящие при этом, имеют схожую с эффектом обратного управления природу [66, 67].

Воздействию СКИ на ваАэ ПТШ посвящены работы [33-35], в которых показывается, что механизмы действия видео- и радиоимпульсов имеют качественно схожий характер. Однако должным образом не исследуются физические процессы, происходящие в ПТШ при воздействии СКИ, а также не рассматриваются зависимости параметров деградации от различных факторов, таких как энергетические параметры импульсов, характеристики полупроводниковой структуры транзисторов и пр.

В первой главе диссертационной работы предложена двумерная модель ОаАБ ПТШ для исследования воздействия электроперегрузок на затвор транзистора, сформированная в системе автоматизированного проектирования (САПР) АРБУЗ и учитывающая влияние глубоких уровней в полуизолирующей подложке при воздействии импульсных электроперегрузок. Для подложки использована четырехуровневая компенсационная модель, часто применяющаяся при подобных исследованиях. Кинетика тепловых процессов захвата-возбуждения носителей для глубоких уровней в симуляторе АРБУБ описывается в рамках рекомбинационной статистики Шокли-Рида-Холла (ШРХ).

Подробно рассмотрена структура объемного заряда, образованного на границе канал-подложка в равновесном случае, при отсутствии внешних полей. Произведен анализ вклада каждого из двух глубоких уровней в процессы генерации и рекомбинации неравновесных носителей заряда. Показано, что различие концентраций хрома в полуизолирующей подложке ПТШ существенно влияет на структуру объемного заряда на границе раздела канал-подложка, а, следовательно, и на параметры обратимой деградации в случае электроперегрузки по входной цепи транзистора.

Проведено моделирование воздействия электроперегрузки на транзистор во временной области. Подробно рассмотрено формирование избыточного объемного заряда в процессе зарядки глубоких уровней под воздействием электроперегрузки. На основе полученных результатов моделирования установлена зависимость переходного релаксационного процесса после электроперегрузки от концентрации хрома в полуизолирующей подложке. При этом релаксация меняется не только количественным, но и качественным образом.

Вторая глава посвящена экспериментальным исследованиям обратимой деградации ОаАэ ПТШ при воздействии одиночных СКИ отрицательной полярности и их последовательности. В качестве оценочных параметров выбраны ток стока ПТШ, как одна из основных его функциональных характеристик, и время восстановления тока стока после импульсного воздействия.

Установлено что время восстановления, а также величина тока стока сразу после воздействия одиночного СКИ отрицательной полярности зависят от амплитуды импульсов. С увеличением амплитуды время восстановления растет, а среднее значение тока стока транзистора, измеренное сразу после импульса, уменьшается.

Выявлены различные типы восстановления тока стока после воздействия, которые зависят от модели транзистора. Для одиночных СКИ и их последовательности, действующих на одну и ту же модель ПТШ, типы восстановления имеют схожий характер, различаясь лишь количественно.

При действии последовательности импульсов наблюдается кумулятивный эффект. Во время действия последовательности, каждый импульс приводит к зарядке глубоких уровней, которые не успевают разрядится полностью за период следования импульсов и соответственно к изменению значений тока стока. После действия N импульсов наступает равновесное состояние, связанное с конечной концентрацией глубоких центров в полупроводниковой структуре ПТШ. Показано, что кумулятивный эффект проявляется в тенденции уменьшения тока стока относительно исходного значения во время действия первых импульсов в серии для всех испытываемых транзисторов. Установление же равновесного состояния, происходит в основном по двум сценариям: среднее значение тока стока незначительно увеличивается относительно минимального или стабилизируется, оставаясь неизменным до окончания воздействия серии.

Необратимая деградация транзисторов, которая наблюдается при действии последовательности СКИ и проявляется при определенной амплитуде импульсов, возникает чаще при длительном воздействии последовательности СКИ. Конструктивные параметры полупроводниковой структуры транзисторов оказывают непосредственное влияние на возможность возникновения необратимых процессов.

Экспериментально показано, что степень воздействия, время восстановления и амплитуда импульсов, при которой действие последовательности СКИ становится ^ существенным, зависят от концентрации глубоких уровней в полуизолирующих подложках. При этом различие в концентрациях уровней может быть незначительным и укладываться в технологический допуск при производстве. Исходя из этого, транзисторы, наиболее устойчивые к импульсным помехам, можно отбирать еще на этапе производства.

Выявлено, что обратимая деградация 11 ГШ при воздействии СКИ зависит от температуры окружающей среды. С увеличением температуры скорость релаксационных процессов увеличивается, и степень воздействия последовательности СКИ уменьшается.

В третьей главе диссертации рассматривается проблема ЭМС МШУ микроволнового диапазона на основе ОаАэ ПТШ при воздействии последовательности СКИ отрицательной полярности по входной цепи.

На основании сформулированных требований ЭМС введен параметр ВГДД по обратимой деградации, который позволяет оценить воздействие последовательности СКИ на МШУ и определить их место в общей структуре помех. Величина этого параметра равна значению мощности импульсной помехи, при которой коэффициент усиления падает на 1 дБ.

Произведено экспериментальное сравнение воздействия гармонической помехи и СКИ на МШУ при аналогичных условиях работы. Воздействие СКИ имеет последействие в отличие от гармонической помехи. Экспериментально показано, что средняя мощность серии СКИ, необходимая для уменьшения коэффициента усиления на 1 дБ, на 10-12 дБ меньше, чем мощность гармонической помехи, оказывающей то же действие.

Показано, что оптимальный режим работы усилителя по гармонической помехе может быть неоптимальным по воздействию серии СКИ. Поэтому, в случае использования МШУ в условиях таких импульсных помех, необходимо проводить дополнительную оптимизацию по коэффициенту усиления.

Экспериментально получены зависимости соотношения влияния частоты следования СКИ в серии и их амплитуды на коэффициент усиления МШУ. Экспериментальные зависимости показывают, что после некоторой частоты определяющим является влияние амплитуды импульсов. Показано, что среднюю мощность серии СКИ, действующей в качестве преднамеренной помехи, можно снизить при фиксированной амплитуде СКИ путем уменьшения частоты следования импульсов.

В четвёртой главе описывается автоматизированный комплекс для измерения параметров обратимой деградации ваАэ ПТШ, а также ЭМС МШУ на их основе при воздействии последовательности СКИ. Автоматизация измерений обусловлена релаксационными процессами, которые могут иметь различные постоянные времени до нескольких десятков минут в зависимости от типа транзисторов, условий окружающей среды и параметров импульсного воздействия.

Работа комплекса основана на применении персонального компьютера и платы ввода/вывода, подключенной к нему. Написано соответствующее программное обеспечение с применением базы данных, позволяющее гибко управлять процессом исследования, а также анализировать накопленный экспериментальный материал. Описана методика измерения параметров обратимой деградации ПТШ при воздействии серии импульсов сверхкороткой длительности. Она позволяет рассматривать воздействие СКИ не только на ПТШ, но и на другие типы полевых транзисторов (например, гетероструктурные транзисторы с высокой подвижностью электронов и др.).

Реализованный подход и легкая модернизация комплекса путем замены существующих блоков, участвующих в измерениях, позволяет использовать данный автоматизированный измерительный комплекс для исследования других устройств и полупроводниковых приборов.

Разработана и описана методика измерения характеристик ЭМС МШУ микроволнового диапазона на основе ОаАэ ПТШ в условиях действия помех в виде последовательности СКИ. В качестве характеристик приняты ВГДД по обратимой деградации и зависимость соотношения влияния частоты следования СКИ в серии и их амплитуды на деградацию коэффициента усиления МШУ, описанные в третьей главе диссертации.

В заключении сформулированы основные выводы и результаты.

Основными положениями, выносимыми на защиту, являются:

• Зависимость обратимой деградации ОаАБ ПТШ при воздействии СКИ от концентрации глубоких уровней в пределах допустимых значений современных технологий производства полуизолирующих подложек.

• Характеристики ЭМС МШУ при воздействии импульсной помехи сверхкороткой длительности, определяющие качество работы усилителя, а также методика их расчета и измерения.

• Автоматизированный комплекс для измерения параметров ЭМС МШУ на основе ваАБ ПТШ при воздействии последовательности СКИ.

• Пути оптимизации режимов работы МШУ, с целью уменьшения влияния воздействия СКИ.

Апробация работы.

Основные материалы диссертационной работы докладывались на следующих конференциях: XII, XIII, XIV, XV Международных научно-технических конференциях «Радиолокация, навигация, связь», Воронеж, 2006, 2007, 2008, 2009 г., соответственно.

7, 8 Международных симпозиумах по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии, г. Санкт-Петербург, 2007, 2009 г., соответственно.

10-й Российской научно-технической конференции по электромагнитной совместимости технических средств и электромагнитной безопасности: ЭМС-2008, г. Санкт-Петербург, 2008 г.

V, VII Международных научно-технических конференциях «Физика и технические приложения волновых процессов», г. Казань, г. Самара, 2007, 2008г., соответственно.

62, 63 Научных сессиях РНТОРЭС им. Попова, посвященных Дню радио, г.Москва, 2007, 2007 г., соответственно.

9 Международной научно-технической конференции «Проблемы техники и технологий телекоммуникаций», г. Казань, 2008 г.

18-й Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», г. Севастополь, 2008 г.

20th International Zurich Symposium "Electromagnetic Compatibility 2009", Zurich, 2009.

Научных сессиях Воронежского государственного университета, г. Воронеж, 2006, 2007, 2008, 2009 г., соответственно.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 24 печатных работах [122-145]. Из них 4 работы [124, 126, 132, 141] опубликованы в профильных периодических изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикаций основных результатов докторских диссертаций.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, включающего 145 наименований. Объём диссертации составляет 171 страницу, включая 66 иллюстраций.

Выводы

1. Разработан автоматизированный комплекс для измерения параметров обратимой деградации ваАв ПТШ, а также МШУ на его основе при воздействии последовательности СКИ.

2. Написано соответствующее программное обеспечение, позволяющее гибко управлять процессом исследования, а также работать и анализировать накопленный экспериментальный материал.

3. Разработана методика измерения параметров обратимой деградации ПТШ при воздействии серии импульсов.

4. Разработана методика измерения и расчета характеристик ЭМС МШУ микроволнового диапазона на основе ваЛя ПТШ в условиях действия помех в виде последовательности СКИ.

Заключение

1. Рассмотрена двумерная модель ПТШ для исследования воздействия электроперегрузок на затвор транзистора в САПР АРБУБ, учитывающая влияние глубоких уровней в полуизолирующей подложке.

2. Рассмотрена структура объемного заряда, образованного на границе канал-подложка в равновесном случае, при отсутствии внешних полей.

3. Показано, что различие концентраций хрома в полуизолирующей подложке ПТШ существенно влияет на структуру объемного заряда на границе раздела канал-подложка, а, следовательно, и на параметры обратимой деградации.

4. Проведено моделирование воздействия электроперегрузки на транзистор во временной области, рассмотрено формирование объемного заряда. На основе полученных результатов установлена зависимость переходного процесса в условиях электроперегрузки от концентрации хрома в полуизолирующей подложке.

5. Время восстановления, а также величина тока стока сразу после воздействия отрицательных СКИ зависят от амплитуды импульсов. С увеличением этих параметров время восстановления растет, а указанное значение тока стока транзистора уменьшается.

6. Выявлены различные типы восстановления тока стока после воздействия. Для одиночных импульсов и серии СКИ они имеют схожий характер.

7. Для разных транзисторов кумулятивный эффект при воздействии серии СКИ отрицательной полярности проявляется в тенденции уменьшения тока стока относительно исходного значения во время действия первых импульсов в серии. Установление же равновесного состояния происходит В' основном по двум сценариям: среднее значение тока стока увеличивается относительно минимального или стабилизируется, оставаясь неизменным до окончания воздействия серии.

8. Необратимая деградация транзисторов возникает чаще при длительном воздействии последовательности СКИ. Конструктивные параметры полупроводниковой структуры транзисторов также оказывают непосредственное влияние на возможность образования необратимых процессов.

9. Степень воздействия, время восстановления и порог, при котором действие последовательности СКИ становится существенным, зависят от концентрации глубоких уровней в полуизолирующих подложках.

10.Обратимая деградация ПТШ зависит от температуры окружающей среды. С увеличением температуры скорость релаксационных процессов увеличивается, и степень воздействия последовательности СКИ уменьшается.

11 .Введен параметр ВГДД по обратимой деградации, который позволяет оценить воздействие СКИ на МШУ и определить место СКИ в общей структуре помех.

12.Выявлены влияния частоты следования СКИ в серии и их амплитуды на деградацию коэффициента усиления МШУ.

13. Экспериментальные зависимости показывают, что определяющим является влияние амплитуды импульсов. Поэтому среднюю мощность серии СКИ можно снизить при фиксированной амплитуде СКИ путем уменьшения частоты следования импульсов.

14.Произведено экспериментальное сравнение воздействия гармонической помехи и СКИ на МШУ при аналогичных условиях работы.

15.Средняя мощность серии СКИ, необходимая для уменьшения коэффициента усиления на 1 дБ, на 10-12 дБ меньше, чем мощность гармонической помехи, оказывающей то же действие.

16.Показано, что оптимальный режим работы усилителя по гармонической помехи может быть неоптимальным по воздействию серии СКИ. Поэтому, в случае использования МШУ в условиях таких импульсных помех, необходимо проводить дополнительную оптимизацию по коэффициенту усиления.

17.Разработан автоматизированный комплекс для измерения параметров обратимой деградации ОаАэ ПТШ, а также МШУ на его основе при воздействии последовательности СКИ.

18.Написано соответствующее программное обеспечение, позволяющее гибко управлять процессом исследования, а также работать и анализировать накопленный экспериментальный материал.

19.Разработана методика измерения параметров обратимой деградации ПТШ при воздействии серии импульсов.

20.Разработана1 методика измерения и расчета характеристик ЭМС МШУ микроволнового диапазона на основе ОаАэ ПТШ в условиях действия помех в виде последовательности СКИ.

1. Пожела Ю. Физика сверхбыстродействующих транзисторов Текст. / Ю. К. Пожела, В. Ю. Юцене. Вильнюс: Мокслас, 1985. - 112 с.

2. Пожела Ю. К. Физика быстродействующих транзисторов: Монография. Текст. / Ю. К. Пожела. Вильнюс: Мокслас, 1989. - 264 с.

3. Шварц Н. 3. Линейные транзисторные усилители СВЧ Текст. / Н. 3. Шварц. -М. : Сов. радио, 1980. 368 с.

4. Шварц Н. 3. Усилители СВЧ на полевых транзисторах Текст. / Н. 3. Шварц. М. : Радио и связь, 1987. - 200 с.

5. Шур М. Современные приборы на основе арсенида галлия Текст. / М. Щур; пер. с англ. Д. Барановского [и др.]; под ред. М. Е. Левинштейна, В. Е. Челнокова. М. : Мир, 1991.-632 с.

6. Хотунцев Ю. Л. Интермодуляционные искажения в приёмных и передающих СВЧ полупроводниковых устройствах Текст. / Ю. Л. Хотунцев // Изв. вузов. Радиоэлектроника. 1983. - т. 26. - №10. - С. 28-38.

7. Петровский В. И. ЭМС радиоэлектронных средств Текст. / В. И. Петровский, Ю. Е. Седельников М. : Радио и связь, 1986. - 216 с.

8. Уайт Д. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи Текст. / Д. Уайт; пер. с англ.; под ред. А. И. Сапгира; комментарии А. Д. Князева. М. : Сов. радио, 1977. - 348 с.

9. Князев А. Д. Элементы теории и практики обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств Текст. / А. Д. Князев. -М. : Радио и связь, 1984. 336 с.

10. Владимиров В. И. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и систем Текст. / В. И. Владимиров [и др.]; под ред. Н. М. Царькова. М. : Радио и связь, 1985. - 272 с.

11. П.Богданович Б. М. Нелинейные искажения в приемно-усилительных устройствах Текст. / Б. М. Богданович. -М. : Связь, 1980. -280 с.

12. Schulze H. Theory and Applications of OFDM and CDMA: Wideband Wireless Communications Text. / Henrik Schulze, Christian Lueders. John Wiley & Sons, 2005. - 420 p.

13. Астанин Jl. Ю. Основы сверхширокополосных радиолокационных измерений Текст. / Л. Ю. Астанин, А. А. Костылев. — М. : Радио и связь, 1989.- 192 с.

14. Barrett Т. W. History of Ultra WideBand (UWB) Radar & Communications: Pioneers and Innovators. Text. / T. W. Barrett // Progress In Electromagnetics Research Symposium 2000 (PIERS 2000). -Cambridge, 2000.

15. Глебович Г. В. Исследование объектов с помощью пикосекундных импульсов Текст. / Г. В. Глебович [и др.]; под ред. Г. В. Глебовича. — М. : Радио и связь, 1984. 256 с.

16. Geophysical survey system employing electromagnetic impulses Text. : US Patent 3 806795 / Morey R. N. : April, 1974.

17. Финкельштейн M. И. Подповерхностная радиолокация Текст. / М. И. Финкельштейн [и др.]; под ред. М. И. Финкелыптейна. М. : Радио и связь, 1994.-216 с.

18. Лазоренко О. В. Сверхширокополосные сигналы и физические процессы. 1. Основные понятия, модели и методы описания Текст. / О. В. Лазоренко, Л. Ф. Черногор // Радиофизика и радиоастрономия. 2008. - т. 13. - № 2. - С. 166-194.

19. Анищенко Л. Н. Теоретические основы биорадиолокации Текст. / Л. Н. Анищенко, С. И. Ивашов, В. Б. Парашин // Биомедицинская радиоэлектроника. — 2007. №10. - С. 33-41.

20. Кравченко В.Ф., Чуриков Д.В. Цифровая обработка и спектральное оценивание сверхширокополосных сигналов атомарными функциями и вейвлетами Текст. / В. Ф. Кравченко, Д. В. Чуриков // Успехи современной радиоэлектроники. — 2008. №8.

21. Лазоренко О. В. Сверхширокополосные сигналы и физические процессы. 2. Методы анализа и применение Текст. / О. В. Лазоренко, Л. Ф.

22. Черногор // Радиофизика и радиоастрономия. — 2008. т. 13. — № 4. - С. 270322.

23. Шахнович И. Сверхширокополосная связь. Второе рождение? Текст. / И. Шахнович // Электроника, Наука, Технология, Бизнес. — 2001. — № 4. — С. 8-15.

24. Владов М. JI. Георадиолокационные исследования верхней части разреза: Учебное пособие. Текст. / М. JI. Владов, А. В. Старовойтов. — М.: Изд. МГУ, 1999.-92 с.

25. Моделирование малогабаритных сверхширокополосных антенн Текст. / В. Б. Авдеев [и др.] ; Воен. ин-т радиоэлектроники м-ва обороны Рос. Фед.; под ред. В.Б. Авдеева, A.B. Ашихмина. — Воронеж : Воронеж, гос. ун-т, 2005. 223 с.

26. Антипин В. В. Влияние мощных импульсных микроволновых помех на полупроводниковые приборы и интегральные микросхемы Текст. / В. В. Антипин [и др.] // Зарубежная радиоэлектроника, 1995. №1. - С. 37-53.

27. Баранов И. А. Стойкость твердотельных модулей СВЧ к кратковременным электроперегрузкам Текст. / И. А. Баранов [и др.] // Обзоры по электронной технике. Сер.1, СВЧ-техника. — М. : ЦНИИ «Электроника», 1997. 111 с.

28. Совместимость технических средств электромагнитная. Генераторные приборы и модули СВЧ полупроводниковые. Перечень параметров ЭМС и требования к ним. Методы измерения. Текст. : ГОСТ Р 50638-94 — введ. 08.02.94.

29. Совместимость технических средств электромагнитная. Приборы СВЧ. Методы измерения побочных колебаний. Текст. : ГОСТ 29179-91 введ. 01.07.92.

30. Совместимость технических средств электромагнитная. Приборы СВЧ. Усилители малошумящие. Параметры и характеристики. Методы измерения. Текст. : ГОСТ 29180-91 введ. 01.07.92.

31. Совместимость технических средств электромагнитная. Классификация технических средств. Текст. : ГОСТ 29192-91 — введ. 01.07.92.

32. Whalen J J. X-band burnout characteristics of GaAs MESFET's Text. / J. J. Whalen, R. T. Kemerley, E. Rastefano // IEEE Trans. 1982. - vol. MTT - 32. -№ 12.-P. 2206-2211.

33. Эрвин Дж. К. Надежность GaAs ПТШ Текст. / пер. с англ.; под ред. Д. В. Ди Лоренцо, Д. Д. Канделуола. // В кн.: Полевые транзисторы на арсениде галлия. Принципы работы и технология изготовления: Пер. с англ. — М. : Радио и связь, 1988. С. 181- 214.

34. Бобрешов А. М. Управление по подложке как механизм обратимых отказов GaAs ПТШ вследствие электроперегрузок Текст. / А. М. Бобрешов [и др.] // XI междунар. науч.-техн. конф. «Радиолокация, навигация, связь». — Воронеж, 2005. -т.1. С. 548-555.

35. Бобрешов А. М. Исследование обратимых отказов GaAs ПТШ при импульсных перегрузках электроперегрузок Текст. / А. М. Бобрешов [и др.] // Известия вузов. Электроника. 2006. - №5. - С. 69-77.

36. Maas S. Modeling MESFETs for Intermodulation Analysis of Mixers and Amplifiers Text. / S. Maas, D. Neilson // IEEE MTT S International Microwave Symposium Digest. -1990. - P. 1291-1294.

37. Materka A. Computer calculation of large-signal GaAs FET amplifier characteristics Text. / A. Materka, T. Kacprzak // IEEE Trans. Microwave Theory and Techn. 1985. — №2. — P. 129-135.

38. Krozer V. Intel-modulation distortion analysis of cascaded MESFET amplifiers using Volterra series representation Text. / V. Krozer, H. Hartnagel // Int. J. Electron. 1985. - 58, №4. - P. 693-708.

39. Kondoh H. An accurate FET Modeling from measured S—parameters Text. / H. Kondoh // IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Digest, New York. 1986. -P. 377-380.

40. Jastrzebski A. K. Non-linear MESFET: Modeling parameters Text. / A. K. Jastrzebski // 17th Eur. Microwave Conf., Rome: Conf. Proc. Tunbeidge Wells, 1987.-P. 599-604.

41. Miller J. E. Investigation of GaAs MESFET Small-signal Equivalent circuits for use in a Cell Library Text. / J. E. Miller // 19th Eur. Microwave Conf., London: Conf. Proc.- Tunbeidge Wells, 1989. P. 991-996.

42. Platzker A. Large-signal GaAs FET Amplifier CAD Program Text. / A. Platzker, Y. Tajima // IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Digest. 1982. - P. 450-452.

43. Willing A. H. A Technique for Predicting Large-Signal Performance of a GaAs MESFET Text. / A. H. Willing, C. Rausher, P. Santis // IEEE Trans. -1978. — v.MTT-26, № 12.-P. 1017-1023.

44. Curtice W. R. A Nonlinear GaAs FET Model for Use in the Design of Output Circuits for Power Amplifiers Text. / W. R. Curtice // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 1985. - vol. MTT. - 33. - 1985. - p. 1383.

45. Fujii K. A Nonlinear GaAs FET Model Suitable for Active and Passive MM-Wave Applications Text. / K. Fujii [et al.] // IEICE Trans. 2000. - vol. E83-A. - №2. - p. 228.

46. Fujii K. The Consideration of Voltage-Controlled Charge Sources Controlled by Two Voltage Sources for a GaAs MESFET Large-Signal Model Text. / K. Fujii, K. Ogawa, Y. Takano // IEIEC Trans. 1997. - vol. J80-C-I. -№9.-p. 414.

47. Fujii К. Accurate Modeling for Drain Breakdown Current of GaAs MESFETs Text. / K. Fujii [et al.] // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 1999. -vol. 47.-№4.-p. 516.

48. Parker A. A Realistic Large-signal MESFET Model for SPICE Text. / A. Parker, D. Skellern // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 1997. - P. 15631571.

49. Statz H. GaAs FET Device and Circuit Simulation in SPICE Text. / H. Statz [et al.] // IEEE Trans. Electron Devices. 1987. - vol. ED-34. - p. 160.

50. Divekar D. Comments on 'GaAs FET Device and Circuit Simulation in SPICE' Text. / D. Divekar // IEEE Trans. Electron Devices. 1987. - vol. ED-34. -p. 2564.

51. McCant A. J. An Improved GaAs FET Model for SPICE Text. / A. J. McCant, G. D. McCormack, D. H. Smith // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 1990. - vol. MTT-38. - p. 822.

52. Yhland K. Resistive FET Mixers Text. / K. Yhland // Ph. D. thesis. -Chalmers. 1999.

53. Yhland K. A Symmetrical HFET/MESFET Model Suitable for Intermodulation analysis of Amplifiers and Resistive FET Mixers Text. / K. Yhland [et al.] // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 2000. - vol. 48. - p. 15.

54. Фролов А. В. Обобщённая модель СВЧ — транзистора с барьером Шотки Текст. / А. В. Фролов // Нелинейные проблемы полупроводниковой электроники СВЧ: Межвуз. сб. научных трудов. М. : Ml НИ, 1986. - С. 5573.

55. Терехов В. А. Влияние сверхкоротких импульсов электромагнитного излучения на параметры структур металл-диэлектрик-полупроводник Текст. / В. А. Терехов // Физика и Техника Полупроводников. — 2004. — №12. -С. 1435-1438.

56. Бобрешов А.М. Исследование обратимых отказов GaAs ПТШ при импульсных перегрузках Текст. / Бобрешов A.M. [и др.] // Известия вузов. Электроника. 2006. - №5. - С. 69-77.

57. Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4. Методы испытаний и измерений. Раздел 2. Испытания на устойчивость к электростатическим разрядам Текст.: ГОСТ Р 51317.4.2-99 (МЭК 61000-4-2-95) взамен ГОСТ 29191-91 ; введ. 24.12.99.

58. Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4. Методы испытаний и измерений. Раздел 4. Испытания на устойчивость к наносекундным импульсным помехам Текст.: ГОСТ Р 51317.4.4-99 (МЭК 61000^1-4-95) -взамен ГОСТ 29156-91; введ. 24.12.99.

59. Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4. Методы испытаний и измерений. Раздел 5. Испытания на устойчивость к микросекундным импульсным помехам большой энергии Текст.: ГОСТ Р 51317.4.5—99 (МЭК 61000—4-5-95) взамен ГОСТ Р 50007-92; введ. 28.12.99.

60. Рикетс JI. У. Электромагнитный импульс и методы защиты Текст. / JI. У. Рикетс, Дж. Э. Бриджес, Дж. Майлетта; Пер. с англ. — М. : Атомиздат, 1979.-328 с.

61. Аствацатурьян Е. Р. Радиационные эффекты в GaAs-полупроводниковых приборах и интегральных схемах Текст. / Е. Р. Аствацатурьян [и др.] // Зарубежная электронная техника: Сб. обзоров. — М. : Изд. МЭП СССР, 1988. № 1. - С. 48-83.

62. Simons М. Transient radiation study of GaAs metal semiconductor field effect transistors implanted in Cr-doped and undoped substrates Text. / M. Simons [et al.] //J. Appl. Phys. 1981. - v.52. -№ 11. - P. 6630-6636.

63. Аствацатурьян E. P. Модель долговременной релаксации фототока в GaAs структурах с затвором Шоттки Текст. / Е. Р. Аствацатурьян, Д. В. Громов, В. В. Елесин // Микроэлектроника. 1989. — т. 18. - вып. 5. - С. 434438.

64. Линдквист П. Ф. Полевые транзисторы на арсениде галлия. Принципы работы и технология изготовления: Пер. с англ. Текст. / П. Ф. Линдквист, У. М. Форд; под ред. Д. В. Ди Лоренцо, Д. Д. Канделуола. М. : Радио и связь, 1988.-С. 7-36.

65. Kocot С. Backdating in GaAs MESFET's Text. /. С. Kocot, С. A. Stolte // IEEE Trans. Electron Devices, 1982. v. 29. - №7. - P. 1059-1064.

66. James D. S. A study of high power pulsed characteristics of lower-noise GaAs MESFET's Text. / D. S. James, L. Dormer // IEEE Trans. Microwave Theory and Techniques. 1981. - v. 29.-№12.-P. 1298-1310.

67. Itoh T. Stability of Performance and Interfacial Problems in GaAs MESFET's Text. / T. Itoh, H. Yanai // IEEE Transactions on Electron Devices, 1980. v. ED-27. - №6. - P. 1037-1045.

68. Szyszka A. Study of grain boundaries influence on electrical properties of nitrides Text. / A. Szyszka [et al.] // Vacuum. v. 82. - 2008, P. 1034-1039.

69. Chen Jun-Rong Effects of Built-in Polarization and Carrier Overflow on InGaN Quantum-Well Lasers With Electronic Blocking Layers Text. / Jun-Rong Chen [et al.] // Journal of Lightwave Technology. 2008. - v. 26. - №3. - P. 329337.

70. Dyomin A. A. Temperature behavior of top mirror reflection spectrum in intra-cavity-contacted oxide-confined vertical-cavity surface-emitting lasers Text. / A. A. Dyomin, V.V. [et al.] // Optics and Lasers. 2008. - v. 46. - P. 211-216.

71. Li Z. Q. Two-dimensional simulation of GalnP/GaAs/Ge triple junction solar cell Text. / Z. Q. Li, Y. G. Xiao, Z. M. Simon Li // Physica status solidi. C. Current topics in solid state physics. v. 4. - №5. - P. 1637-1640.

72. FU Shenghui High-power distributed feedback laser diodes emitting at 820 nm Text. / Shenghui FU [et al.] // Chinese Journal of Semiconductors. — 2006. — vol. 27. №6. - P. 966-969.

73. Ryu H. Y. Highly stable temperature characteristics of InGaN blue laser diodes Text. / H. Y. Ryu [et al.] // Applied Physics Letters. 2006. - v. 89. - id. 031122.

74. Kuo Yen-Kuang Numerical Study on Optimization of Active Regions for um AlGalnAs and InGaAsN Material Systems Text. / Yen-Kuang Kuo, Shang-Wei Hsieh, Hsiu-Fen Chen // Japanese Journal of Applied Physics. 2006. - v. 45. - №3A. - P. 1588-1590.

75. Jozwikowski K. Numerical modeling of fluctuation phenomena in semiconductor devices Text. / Krzysztof Jozwikowski // Journal Of Applied Physics.-2001.-v. 90. -№3. P. 1318.

76. Зи С. Физика полупроводниковых приборов: В 2-х книгах. Текст. / С. Зи; пер. с англ. В. А. Гергеля, В. В. Ракитина; под ред. Р. А. Суриса. — М. : Мир, 1984.-456 с.

77. Sze S. М. Physics of semiconductor devices. Second Edition. / S. Sze. A Wiley-Interscience Publication, 1981. - 442 p.

78. APSYS User's Manual Version 2005.11 1st Edition Text. / Crosslight Software Inc, 2005. 494 p.

79. Crosslight Device Simulation Software A General Description: Updated: 2005.3 Text. / Crosslight Software Inc, 2005. - 420 p.

80. Бонч-Бруевич В. JI. Физика полупроводников Текст. / В. Л. Бонч-Бруевич, С. Г. Калашников. М. : «Наука»; Глав. ред. физ.-мат. лит-ры, 1990.-685 с.

81. Смит Р. А. Полупроводники Текст. / Р. А. Смит; пер. с англ. под ред. Н. А. Ленина. М. : Мир, 1982. - 558 с.

82. Ю П. Основы физики полупроводников Текст. / Питер Ю. пер. с англ. И. И. Решениной; под ред. Б.П. Захарченко. М. : Физматлит, 2002. - 560 с.

83. Yu P. Y. Fundamentals of Semiconductors Physics and Materials

84. Properties (3rd Edition) Text. / Peter Y. Yu, Manuel Cardona. Springer -Verlag, 2005.-692 p.

85. Карагеоргий-Алкалаев П. M. Глубокие примесные уровни в широкозонных полупроводниках Текст. / П. М. Карагеоргий-Алкалаев, А. Ю. Лейдерман; отв. ред. Э. И. Адирович. — Ташкент : Фан, 1971. — 204 с.

86. Абакумов В. Н. Безызлучательная рекомбинация в полупроводниках Текст. / В. Н. Абакумов, В. И. Перель, И. Н. Яссиевич. СПб. : Изд-во "Петербургский институт ядерной физики им. Б.П.Константинова РАН", 1997,- 376 с.

87. Фистуль В. И. Атомы легирующих примесей в полупроводниках (состояние и поведение) Текст. / В. И. Фистуль. М. : Издательство Физико-математической литературы, 2004. — 432 с.

88. Крайчинский А. Н. Электронные свойства дефектов с переменной валентностью в кристаллических полупроводниках Текст. / А. Н. Крайчинский, Л. И. Шпинар, И. И. Ясковец // Физика и техника полупроводников. — 2000,— т.34.— вып.2. — С. 48-152.

89. Lindquist P. F. A model relating electrical properties and impurity concentrations in semi-insulating GaAs Text. / P. F. Lindquist // J. Appl. Phys. — 1977.- v. 48. P. 1262.

90. Kawase T. Properties of 6-inch semi-insulating GaAs substrates manufactured by Vertical Boat Method Text. / T. Kawase [et al.] // The International Conference on Compound Semiconductor Manufacturing Technology Digest. — 1999. 5 p.

91. Ди Лоренцо Д. В. Полевые транзисторы на арсениде галлия Текст. / Д. В. Ди Лоренцо, Д. Д. Канделуола. М. : Радио и связь, 1988. - 496 с.

92. Azoff Е.М. Energy transport numerical simulation of graded AlGaAs/GaAs heterojunction bipolar transistors Text. / E.M. Azoff [et al.] // IEEE Trans. ED. -1989.-v. 36.-P. 609-616.

93. Azoff E.M. Close-form method for solving the steady—state generalized energy-momentum conservation equations Text. / E.M. Azoff [et al.] // COMPEL. -1987. v. 6. - P. 25-30.

94. Selberherr S. Analysis and simulation of semiconductor devices Text. / S. Selberherr. Wien; New York: Springer - Verlag, 1984. - 320 p.

95. Varga R. S. Matrix iterative analysis Text. / R. S. Varga. — New Jersey: Prentice Hall Inc., 1962. - 358 p.

96. Гершанов В. Ю. Методы и алгоритмы структурно-физического моделирования элементов интегральных схем в диффузионно-дрейфовом приближении Текст. / В. Ю. Гершанов, С. И. Гармашов. — Ростов-на-Дону: изд. РГУ, 2000.-18 с.

97. Дэнкис Дж. Численные методы безусловной оптимизации и решения нелинейных уравнений: пер. с англ. Текст. / Дж. Дэнкис, Р. Шнабель. — М. : Мир, 1988.-440 с.

98. Шевцов Г. С. Численные методы линейной алгебры: учеб. пособие Текст. / Г. С. Шевцов, О. Г. Крюкова, Б. И. Мызникова. М. : Финансы и статистика; Инфра-М, 2008. - 480 с.

99. Ортега Д. Итерационные методы решения нелинейных систем уравнений со многими неизвестными Текст. / Д. Ортега, В. Рейнболдт. — М. : Мир, 1975.-560 с.

100. Бахвалов Н. С. Численные методы : Учеб. пособие для студ. физ.-мат.спец. вузов / Н. С. Бахвалов, Н. П. Жидков, Г. М. Кобельков. 8-е изд., перераб. и доп. - М.; СПб. : Лаборатория базовых знаний, 2000. - 622 с.

101. Митчелл Э. Метод конечных элементов для уравнений с частными производными Текст. / Э. Митчелл, Р. Уэйт; пер. с англ. В.Е. Кондрашова и В.Ф. Курякина; под ред. Яненко — М. : Мир, 1981. 216 с.

102. Самарский А. А. Методы решения сеточных уравнений: Учеб. пособие для студ. вузов, обуч. по спец. " Прикладная математика" Текст. / А. А. Самарский. М. : Наука, 1978. - 588 с.

103. Селезнев Б. И. Исследование структур СВЧ полевых транзисторов с барьером Шотки на арсениде галлия Текст. / Б. И. Селезнев, В. А. Дмитриев,

104. A. П. Штейнгарт // Вестник новгородского государственного университета, 2001.-№19.

105. Селезнев Б. И. Физика и технология СВЧ микроэлектронных приборов: Формирование ионно-легированных структур для СВЧ полевых транзисторов на арсениде галлия: Учебн. пособие. Текст. / Б. И. Селезнев. — Новгород : НовГУ, 1996. 161 с.

106. Линдквист П. Ф. Полуизолирующие подложки из арсенида галлия // Полевые транзисторы на арсениде галлия. Принципы работы и технология изготовления: пер. с англ. Текст. / П. Ф. Линдквист, У. М. Форд; под ред. Д.

107. B. Ди Лоренцо, Д. Д. Канделуола. М. : Радио и связь, 1988. — С. 7—36.

108. Martin G. М. Compensation mechanisms in GaAs Text. / G. M. Martin [et al.] // J. Appl. Phys. 1980. - v. 51. -№5. - P. 2840-2852.

109. Полуизолирующие соединения AIHBV: Пер. с англ. Текст. / под ред. Дж. У. Риса. М.: Металлургия, 1984. - 256 с.

110. Lang D. V. Deep-level transient spectroscopy: A new method to characterize traps in semiconductors Text. / D. V. Lang // J. Appl. Phys. 1974. — v. 45. - №7. - P. 3023-3032.

111. Martin G. M. Electron traps in bulk and epitaxial GaAs crystals Text. / G. M. Martin, A. Mitonneau, A. Mircea // Electron. Lett. 1977. - v. 13. - P. 191193.

112. Martin G. M. Hole traps in bulk and epitaxial GaAs crystals Text. / G. M. Martin, A. Mitonneau, A. Mircea // Electron. Lett. 1977. - v. 13. - P. 666-668.

113. Horio K. Simplified simulations of GaAs MESFET's with semi-insulating substrate compensated by deep levels Text. / K. Horio [et' al.] // IEEE Trans. Computer-Aided Design.-1991.-v. 10.-№10.-P. 1295-1302.

114. Shockley W. Statistics of the Recombinations of Holes and Electrons Text. / W. Shockley, W. T. Read, Jr. // Phys. Rev. 1952. - v. 87. - №5. - P. 835-842.

115. Wong H. On the temperature variation of threshold voltage of GaAs MESFETs Text. / H. Wong, C. Liang, N. W. Cheung // Electron Devices, IEEE Transactions. 1992. - v. 39. - P. 1571-1577.

116. Sriram S. Characterization of electron traps- in ion-implanted GaAs MESFET on undoped and Cr-doped LEC semi-insulating substrates Text. / S. Sriram, M. B. Das // Electron Devices, IEEE Transactions. 1983. - v. 30. - P. 586-592.

117. Hickmott T. W. Temperature Dependence of FET Properties for Cr-Doped and LEC Semi-Insulating. GaAs Substrates Text. / Thomas W. Hickmott. // Electron Devices, IEEE Transactions. 1984. - v. ED-31. -№1. - P. 54-62.

118. Бобрешов А. М. Особенности диодов с накоплением заряда при генерации сверхкоротких импульсов Текст. / А. М. Бобрешов [и др.] // 8-й Международный симпозиум по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии: тр. симп. 2009 г. — С. 298-300.

119. Плата L-154. Техническое описание и инструкция по эксплуатации Электронный ресурс. : http://www.lcard.ru/download/1154doc.zip

120. AD8319 Data Sheet Rev В, 04/2008 Electronic resource. : http://www.analog.com/static/imported-files/datasheets/AD8319.pdf

121. Бобрешов А. М. Моделирование обратимой деградации тока стока полевых транзисторов с затвором Шотки под действием серии видеоимпульсов отрицательной полярности Текст. / А. М. Бобрешов, И. С.

122. Коровченко и др. // Радиолокация, навигация, связь : XII Международ, науч.-техн. конф. 2006. - т. 2. - С. 1214-1222.

123. Бобрешов А. М. Определение параметров структурных моделей транзистора по экспериментальным данным Текст. / А. М. Бобрешов, И. С. Коровченко [и др.] // Вестн. Воронеж, гос. ун-та. Сер. Физика. Математика. — 2006.-№2.-С. 19-23.

124. Бобрешов А. М. Обратимые отказы ваАз ПТШ при воздействии сверхкоротких импульсов по выходной цепи Текст. / А. М. Бобрешов, И. С. Коровченко [и др.] // Радиолокация, навигация, связь : XIII Междунар. науч.-техн. конф. 2007. - т. 2. - С. 1535-1540.

125. Бобрешов А. М. Воздействие субнаносекундных импульсов на аналоговые и цифровые устройства Текст. / А. М. Бобрешов, И. С.

126. Коровченко и др. // Физика и технические приложения волновых процессов : VI Междунар. науч.-техн. конф. 2007. - С. 223-224.

127. Бобрешов А. М. Деградация НЕМТ—транзисторов на ОаАэ под действием сверхкороткой длительности Текст. / А. М. Бобрешов, И. С.

128. Коровченко и др. // 62 Научная сессия, посвященная Дню радио. — 2007. — С. 225-227.

129. Бобрешов А. М. Динамический диапазон по блокированию усилителя на GaAs ПТШ при гармонических и импульсных помехах / А. М. Бобрешов, И. С. Коровченко и др. // 63 Научная сессия, посвященная Дню радио. — 2008. С. 272-274.

130. Бобрешов А. М. Механизмы обратимых отказов GaAs ПТШ при мощных импульсных воздействиях Текст. / А. М. Бобрешов, И. С. Коровченко [и др.] // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2008. - №3. - С. 60-68.

131. Bobreshov А. М. Substrate batch effect in GaAs MESFET under ultrashort pulses Text. / A. M. Bobreshov, I. S. Korovchenko [et al.] // Electromagnetic Compatibility, 2009 20th International Zurich Symposium on. — 2009.-P. 389-392.