Teses e Dissertações
URI permanente para esta coleçãohttps://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/715
Navegar
8 resultados
Resultados da Pesquisa
Agora exibindo 1 - 8 de 8
Dissertação Impacto da radiação ionizante e temperatura no desempenho de PMOSFETS com diferentes leiautes(2024) Grandesi, Guilherme InácioDispositivos eletrônicos expostos à radiação ionizante podem ser danificados, alterando suas características e, consequentemente, parâmetros elétricos. Diante deste problema, o desenvolvimento e a caracterização de dispositivos eletrônicos resistentes à radiação e sua validação como mais resistentes aos efeitos da radiação ionizante requer pessoal qualificado e com conhecimento específico dos mecanismos físicos que atuam no dispositivo quando exposto à radiação. Para estudar o comportamento de um determinado dispositivo nestas condições é necessário caracterizá-lo adequadamente e obter informações sobre os danos causados por determinada dose de radiação e tipo de radiação ionizante. A forma pela qual o leiaute dos transistores é concebido nos circuitos integrados pode produzir diferentes comportamentos quando submetidos à radiação. Assim, foi realizado um estudo para verificar os efeitos da radiação em transistores de geometria retangular convencional e de geometria fechada (ELT). Acerca dos dispositivos sob teste, que serão chamados ao longo do texto de DUT (Device Under Test), o grupo de projetos do CTI (Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer, em Campinas) forneceu dois circuitos integrados (CI PPTLEXT06SOID40) cada um com 5 Transistores PMOSFET de Potência, PPT, modelo PHVE da tecnologia XFAB XT06 0,6 µm SOI-CMOS, sendo dois deles ELT e três retangulares convencionais. A comparação desses dois diferentes leiautes é importante uma vez que dispositivos ELT são considerados mais tolerante aos efeitos da radiação ionizante, e incorporar uma análise de como os dispositivos reagem aos efeitos de temperatura é enriquecedor já que é conhecido que a temperatura altera os estados de cargas aprisionadas no dispositivo, havendo sinergia com os defeitos causados pela radiação no que diz respeito a cargas aprisionadas em regiões sensíveis do transistor. Este projeto de pesquisa é de interesse do mais importante projeto Nacional nesta área de pesquisa, CITAR – Circuitos Integrados Tolerantes à Radiação, financiado pela FINEP, o qual consta com a FEI sendo uma das instituições executoras. A caracterização do dispositivo foi realizada no Laboratório de Efeitos da Radiação Ionizante (LERI) no Centro Universitário FEI, quanto a tolerância de efeitos acumulativos de radiação ionizante (TID – Total Ionizing Dose) e quanto aos efeitos de temperatura. Ao longo do trabalho, os DUTs foram submetidos a uma dose de radiação acumulada total de 600 krad(Si) de raios X de 10 keV de energia, e posteriormente testados num ensaio de temperaturas partindo de -50 ºC a +70 ºC. Nestas análises foram avaliadas as curvas características de ID X VG, bem como demais parâmetros eletrônicos que podem ser extraídos a partir delas. Por meio desta pesquisa foi possível constatar que, embora os dispositivos tenham respondido de maneira similar sob a influência da TID, a análise em função da temperatura revelou uma robustez notável do leiaute fechado ELT, especialmente quanto à insensibilidade à polarização durante a radiação- Estudo do tipo octo em ambientes de radiações ionizantes de raios-x(2019) Loesch, D. S.
- Metodologia de testes para qualificação de sistemas eletrônicos expostos à radiação ionizante(2018) Leite, F. G. H.A eletrônica passou por diversos avanços nas últimas décadas, proporcionando um aumento na utilização de dispositivos eletrônicos em ambientes radiativos. Exemplos de dispositivos em tais ambientes podem ser encontrados em sistemas que operam no espaço, em laboratórios de física de alta energia e na aviônica. Dispositivos eletrônicos expostos à radiação ionizante podem sofrer danos, os quais são classificados como acumulativos ou de evento único. Os efeitos do dano acumulativo no dispositivo eletrônico altera os seus parâmetros elétricos enquanto os danos de evento único geram transientes em regiões sensíveis dos dispositivos devido a carga gerada pela radiação ionizante, porém, ambos os efeitos gerados por radiação ionizante podem danificar permanentemente a funcionalidade de um dispositivo. Neste trabalho é proposto uma metodologia de testes para qualificação de microcontroladores expostos à ambientes radiativos. A metodologia foi desenvolvida com base em diversos testes experimentais, nos quais foram utilizados dois dispositivos diferentes para validação dos métodos cujos part numbers são KE02Z64VQH4, fabricado pela NXP Semiconductors, e RM42L432, fabricado pela Texas Instruments. Os dispositivos foram submetidos a testes de radiação com fontes de raios-X, prótons, partículas alfa e íons pesados. Os dois dispositivos tiveram seu desempenho degradado e apresentaram falhas quando irradiados com raios-X até uma dose de cerca de 20 krad(Si). Os testes também sugerem que as memórias flash são mais robustas em comparação com as memórias Memória Estática de Acesso Aleatório (SRAM) em relação a Single Event Upset (SEU). SEUs foram observados apenas na memória SRAM e puderam ser monitorados durante a execução de um firmware de teste, desenvolvido para esse trabalho, possibilitando a verificação da sensibilidade da memória. Também foi verificado a possibilidade de realização de testes de evento único utilizando uma fonte de partículas alfa o que torna esse tipo de teste muito mais simples, barato e rápido, uma vez que não necessita de um acelerador de partículas para sua realização.
- Leiaute diamante par MOSFETS sob os efeitos das radiações ionizantes(2017) Seixas Júnior, L. E.Os circuitos integrados (CIs) e eletrônicos são bastante influenciados pelas radiações ionizantes. Para atender os rigorosos requisitos de operação desses CIs em ambiente espacial, há necessidade da realização de testes de avaliação antes de sua utilização. Atualmente, os projetos de CIs e dos dispositivos semicondutores tolerantes aos efeitos das radiações ionizantes estão crescendo em complexidade, e é de fundamental importância compreender os efeitos sobre os circuitos eletrônicos desde o seu projeto até a sua qualificação. Tais efeitos podem ser do tipo acumulativo que resulta na degradação das características dos seus parâmetros elétricos ao longo do tempo, nomeado de dose total ionizante (Total Ionizing Dose, TID). Outro é aleatório, chamado de efeito de evento único (Single Event Effects, SEE), sendo transitório ou permanente, alterando o funcionamento do CI, pode se tornar destrutivo (latch-up). Há técnicas empregadas no projeto dos dispositivos semicondutores e CIs para aumentar sua robustez aos efeitos das radiações ionizantes, denominadas de Radiation Hardening By Design (RHBD). Entre essas técnicas, o uso de estilos diferenciados de leiautes das estruturas dos dispositivos semicondutores, por exemplo, os transistores de efeito de campo do tipo metal óxido semicondutor (MOSFET) que constituem os CIs, alterando a geometria deste para minimizar as perdas devido às estruturas parasitárias oriundas do seu processo de fabricação. No contexto desta tese, propõe-se um estilo inovador de leiaute para MOSFETs, modificando a forma geométrica convencional da porta (gate) que é retangular para a hexagonal. Conhecido como Diamante MOSFET (DM), apresenta um melhor desempenho elétrico que os convencionais retangulares e ainda pode ser utilizado, alternativamente, como técnica de leiaute para aumentar a tolerância às radiações ionizantes. Neste trabalho, são relatados alguns casos experimentais comparando os leiautes do tipo DM de porta hexagonal com os seus homólogos, nomeados de convencionais MOSFETs (CMs), resultando que o DM com ângulo a igual a 90°, em tecnologia planar Bulk CMOS de 350 nm, mostrou-se mais tolerante às radiações ionizantes. Já que obteve menores variações paramétricas que o seu CM equivalente, tais como: da tensão de limiar VTH (-150 %), da relação gm/IDS (-1.190 %), da inclinação de sublimiar S (-1.130 %) e da corrente de fuga ILEAK em 40 vezes menor. Apontando o DM (a = 90°) como opção para uso em aplicações espaciais, médicas e nucleares.
- Efeitos das radiações ionizantes de raios-X no SOI nMOSFET com geometria de porta octogonal(2017) Fino, L. N. S.This work explores the analog and digital applications of unconventional layouts for Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors (MOSFETs) manufactured in Silicon-On-Insulator Technology (SOI) under a X-ray ionizing radiation effects. On this way, an experimental comparative study of the effects of Total Ionizing Doses (TID) on the main electrical parameters and merit figures of the SOI nMOSFETs with octagonal (Octagonal SOI nMOSFET, OSM), conventional rectangular (Conventional SOI nMOSFET, CSM) and (Diamond SOI nMOSFET, DSM). All SOI nMOSFETs were designed by the Advanced MOSFETs research group at FEI University Center and manufactured using 0.5 µm SOI technology from the Catholic University of Louvain. OSM, due to its octagonal gate geometry, produces a higher longitudinal electric field to the equivalent CSM due to the Longitudinal Corner Effects (LCE) and due to the effect of the PArallel Conection of MOSFETs with Different Channel Lenght Effect (PAMDLE). The OSM is also able to minimize an influence of parasitic transistors from the bird´s beak regions in X-ray ionizing radiation environments, since the longitudinal electric field lines are curved in these regions. This effect was titled Deactivation of the Parasitic MOSFETs in the Bird s Beak Regions Effect (DEPAMBBRE) .The configuration of the OSMs that obtained the best results after the effects of the TID in all bias conditions of the MOSFETs during the X-ray procedure, was the device with a cut factor c equal 25% and angle "a" equal 53, 1°. Considering the different bias of the SOI nMOSFETs during the X-ray irradiation procedure, in the passive or floating condition, the OSM obtained higher or-similar results to the CSM equivalent in 92% of the parameters analyzed. Considering the on state bias (condition that potentiates the vertical electric field), OSM obtained higher or similar results in 83% of the analyzed parameters than the equivalent CSM. Furthermore, adopting the off-state bias (condition that maximizes the horizontal electric field), OSM obtained higher or similar results in 75% of the analyzed parameters than the equivalent CSM. These results suggest the application of OSM mainly for applications of analog Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) integrated circuits (ICs). The tolerance of the OSM considering each electrical parameters in function of TID when compared with equivalent CSM decreases as the longitudinal electric field of the OSM is intensified as a function of the bias condition adopted during x-ray procedures. The worst case is the off-state condition. This is justified due to LCE and PAMDLE effects found in the OSM structure. Even so, the OSM continues to be more tolerant to the TID effects due to x-ray radiation than the equivalent CSM considering all bias conditions.
- Confiabilidade de dispositivos CMOS submetidos à radiação e campo magnético(2016) Perin, André LuizNeste trabalho, foi analisado o efeito da incidência de uma partícula ionizante em um transistor e em associações de transistores. Foi realizada, também, a comparação de leiautes distintos de transistores e de associações. A aplicação do modelo de confiabilidade permitiu a observação de que o conjunto de transistores empilhados se mostrou muito mais confiável do que os transistores individuais em todos os ambientes analisados. Os níveis de corrente de dispositivos de várias dimensões sob efeito de várias intensidades e direções de campos magnéticos foram analisados e, inclusive, foi proposto um dispositivo FinFET com formato de porta em L, com o objetivo de aumentar a sensibilidade aos campos magnéticos aplicados. Foram propostas também estruturas de teste com formato diferenciado, com o objetivo de separar os efeitos nas várias partes dos transistores e um dispositivo adaptador a ser acoplado no equipamento atual para permitir a caracterização dos dispositivos, todos sob os efeitos de um campo magnético uniforme e conhecido.