Теплоэлектрические модели мощных гетеропереходных биполярных СВЧ транзисторов с учетом механизмов неоднородного токораспределения в приборных структурах

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-29-01134

НазваниеТеплоэлектрические модели мощных гетеропереходных биполярных СВЧ транзисторов с учетом механизмов неоднородного токораспределения в приборных структурах

Руководитель Сергеев Вячеслав Андреевич, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова Российской академии наук , г Москва

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-701 - Электронная элементная база информационных систем

Ключевые слова мощный гетеропереходный биполярный СВЧ транзистор, теплоэлектрическая модель, транзисторная структура, неоднородное токораспределение, механизмы, диагностика

Код ГРНТИ47.14.23

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Наряду с активной разработкой МДП и НЕМТ СВЧ транзисторов в современной аппаратуре радиосвязи и телекоммуникаций широко используются мощные биполярные, в том числе гетеропереходные, СВЧ транзисторы. Приборы этого класса являются наименее надежным в составе современных радиоэлектронных систем различного назначения, поскольку работают в наиболее жестких тепловых и электрических режимах. Для этого класса приборов характерно проявление эффектов неоднородного и неустойчивого распределения плотности тока, мощности и температуры в транзисторных структурах, которые приводят к локальным перегревам и термомеханическим напряжениям структуры и, как следствие, к ускорению механизмов деградации и отказам приборов. Проект направлен на улучшение энергетических характеристик и повышение физической и функциональной надежности мощных биполярных, в том числе гетеропереходных, СВЧ-транзисторов путем уменьшения неоднородности и повышения устойчивости токораспределения в приборных структурах за счет оптимизации их параметров, а также путем отбраковки приборов с аномально неоднородным распределением плотности тока и температуры. Основной научной задачей проекта является разработка более адекватных теплоэлектрических моделей мощных биполярных СВЧ транзисторов в динамических режимах их работы с одновременным учетом таких механизмов неоднородного распределения плотности тока и мощности в приборных структурах как падение напряжения на распределенных активных и реактивных сопротивлениях токоведущей металлизации и квазинейтральных областей структуры и действие внутренней теплоэлектрической обратной связи. Такие модели позволят выработать рекомендации по оптимизации топологических параметров транзисторных структур и более точно оценить предельные функциональные возможности приборов и их устойчивость к перегрузкам, в том числе к воздействию ЭМИ. Будут разработаны и апробированы косвенные методы диагностики и оценки неоднородности распределения плотности тока и температуры в структурах реальных мощных биполярных СВЧ-транзисторов, позволяющие проводить отбраковку приборов с аномально неоднородным распределением температуры и плотности тока в приборной структуре. Разработанные теплоэлектрические модели и методы диагностики могут найти применение в организациях-разработчиках мощных биполярных СВЧ-транзисторов, а также на выходном контроле предприятий-производителей и входном контроле предприятий-производителей приборов этого класса.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Сергеев В.А., Ходаков А.М. Thermoelectric model of a heterojunction bipolar transistor taking into account the voltage drop on the current-carrying metallization RENSIT: Radioelectronics. Nanosystems. Information technologies, 2022, 14(2):103-110 (год публикации - 2022)
10.17725/rensit.2022.14.103.

2. Литвинов К.А., Ходаков А.М., Сергеев В.А. Теплоэлектрическая модель мощного биполярного СВЧ транзистора с дефектом Актуальные проблемы физической и функциональной электроники: материалы 25-й Всероссийской молодежной научной конференции, Ульяновск, 25–27 октября 2022 года. – Ульяновск: УлГТУ, 2022., 2022., С. 50. (год публикации - 2022)

3. Сергеев В.А., Литвинов К.А., Шуравин А.Д., Ходаков А.М. Влияние дефектов на устойчивость токораспределения в мощных биполярных и геторобиполярных транзисторах Вузовская наука в современных условиях. Сборник материалов 56-й научно-технической конференции. В 2-х частях. Том. Часть 1. - Ульяновск : УлГТУ, 2022., 2022, С. 171-175 (год публикации - 2022)

4. Сергеев В.А., Козликова И.С., Казанков А.А. Диагностика неоднородного токораспределения в структурах мощных биполярных и гетеробиполярных транзисторов по рекомбинационному излучения Вузовская наука в современных условиях. Сборник материалов 56-й научно-технической конференции. В 2-х частях. Ульяновск, 2022., В 2-х частях. Том. Часть 1., С. 167-171 (год публикации - 2022)

5. Сергеев В.А., Козликова И.С., Литвинов К.А. Диагностика неоднородности токораспределения в структурах мощных СВЧ биполярных транзисторов по теплофизическим параметрам Радиоэлектронная техника: межвузовский сборник научных трудов. – Ульяновск: УлГТУ, 2022., С. 189-192 (год публикации - 2022)

6. Ходаков А.М., Сергеев В.А. Динамическая тепловая модель гетеробиполярного транзистора с учетом неоднородного распределения эмиттерного тока вдоль дорожек металлизации Радиоэлектронная техника: межвузовский сборник научных трудов. – Ульяновск: УлГТУ, 2022., С. 92-96 (год публикации - 2022)

7. Смирнов В.И., Сергеев В.А., Гавриков А.А,, Тарасов Р.Г. Сравнительный анализ методов измерения тепловых параметров интегральных СВЧ-усилителей мощности на биполярных транзисторах Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2022., 2022. №8 (год публикации - 2022)
10.30898/1684-1719.2022.8.11

8. Сергеев В.А., Ходаков А.М. Thermal Model of a Heterojunction Bipolar Transistor Taking into Account the Voltage Drop on the Emitter Fingers of Metallization 2022 Moscow Workshop on Electronic and Networking Technologies (MWENT), 2022, 2022, pp. 1-4 (год публикации - 2022)
10.1109/MWENT55238.2022.9802430.

9. Сергеев В.А., Фролов И.В., Радаев О.А. Measurement of the Overheating Temperature Profile of the Surface of the Light-Emitting Heterostructure by the Temperature Droop of the Luminescence Brightness 2022 VIII International Conference on Information Technology and Nanotechnology (ITNT), 2022, pp. 1-4 (год публикации - 2022)
10.1109/ITNT55410.2022.9848656

10. Литвинов К.А., Радаев О.А., Козликова И.С., Сергеев В.А., Куликов А.А. Algorithm and installation for measuring the current lacing voltage in high-power RF and microwave bipolar and heterojunction bipolar transistors St. Petersburg Polytechnic University Journal. Physics and Mathematics, 15 (3.2) (2022) 97–101. (год публикации - 2023)
10.18721/JPM.153.218

11. Сергеев В.А., Ходаков А.М. Dynamic thermoelectric model of a heterojunction bipolar transistor taking into account the voltage drop on the emitter metallization tracks RENSIT: Radioelectronics. Nanosystems. Information Technologies, 15(2), С. 109-116. (год публикации - 2023)
1017725/rensit.2023.15.109.

12. Сергеев В.А., Смирнов В.И., Гавриков А.А. Methods and features of measuring the thermal resistance of integrated microwave amplifiers on heterojunction bipolar transistors RENSIT: Radioelectronics. Nanosystems. Information Technologies, 15(3), C. 215-222e (год публикации - 2023)
10.17725/rensit.2023.15.215.

13. Сергеев В.А., Казанков А.А., Фролов И.В. Диагностика неоднородности токораспределения в гребенчатых структурах мощных биполярных и гетеробиполярных транзисторов по рекомбинационному излучению Журнал радиоэлектроники, № 7 (год публикации - 2023)
10.30898/1684-1719.2023.7.4

14. Сергеев В.А., Казанков А.А., Фролов И.В. Оценка неоднородности распределения плотности тока и температуры в структурах биполярных и гетеробиполярных СВЧ транзисторов по рекомбинационному излучению Оптика и спектроскопия (год публикации - 2023)

15. Сергеев В.А., Фролов И.В., Радаев O.A., Казанков А.А. Установка фотоэлектрической диагностики биполярных транзисторных структур Физические основы приборостроения (год публикации - 2023)

16. Сергеев В.А., Фролов И.В., Ходаков А.М., Казанков А.А. Неоднородность и неустойчивость распределения тока в гребенчатых структурах биполярных СВЧ транзисторов Радиоэлектронная техника : межвузовский сборник научных трудов, РЭТ-2023, С. 80-86. (год публикации - 2023)
10.61527/RET-23.80-86

17. Ходаков А.М., Сергеев В.А., Литвинов К.А. Моделирование влияния электрофизического дефекта на устойчивость мощного биполярного СВЧ транзистора к шнурованию тока Радиоэлектронная техника: межвузовский сборник научных трудов, РЭТ-2023. С. 62-67. (год публикации - 2023)
10.61527/RET-23.62-67

18. Сергеев В.А., Казанков А.А., Фролов И.В. Оценка неоднородности распределенияч плотности тока и температуры в структурах биполярных и гетеробиполярных СВЧ транзисторов по рекомбинационному излучению Тезисы докладов международной конференции ФизикА.СПб/2023, 2023. C.1-2 (год публикации - 2023)

19. Сергеев В.А., Казанков А.А., Фролов И.В. Установка для исследования рекомбинационного излучения ВЧ и СВЧ биполярных и гетеробиполярных транзисторов Труды международного симпозиума "Надежность и качество", 2023. Т. 2. С. 235-239 (год публикации - 2023)

20. Сергеев В.А., Ходаков А.М. Two-Section Model of the Current Distribution in Strip Layouts of Bipolar and Hetero-Bipolar Microwave Transistors Journal of Communications Technology and Electronics, 2022, 2022, Vol. 67, No. 11, pp. 1400–1405. Договор о передаче авторского права от 10 июля 2022 года (год публикации - 2022)
10.31857/S0033849422110122

21. Литвинов К.А., Радаев О.А., Козликова И.С., Сергеев В.А., Куликов А.А. Algorithm and installation for measuring the current lacing voltage un high-power RF and microwave bipolar and heterojunction bipolar transistors Book of Abstracts. 9th International School and Conference on Optoelectronics, Photonics, Engineering and Nanostructures SPBOPEN-2022 (May, 24-27, 2022 Saint-Petersburg, Russia). – С-Пб.: ВШЭ, 2022., С. 605-606 (год публикации - 2022)

22. Сергеев В.А., Козликова И.С., Литвинов К.А., Тарасов Р.Г., Куликов А.А. Температурная зависимость напряжения шнурования тока в мощных ВЧ и СВЧ биполярных транзисторах Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]., 2022. № 6 (год публикации - 2022)
10.30898/1684-1719.2022.6.7

23. Сергеев В.А., Низаметдинов А.М., Фролов И.В., Кузьмин Н.П. Оценка неоднородности токораспределения в структурах биполярных и гетеробиполярных ВЧ- и СВЧ-транзисторов по температурному профилю Автоматизация процессов управления, 2023. №3. С. 85-93. (год публикации - 2023)
10.35752/1991-2927_2023_3_73_85

24. Сергеев В.А., Смирнов В.И., Гавриков А.А. Измерение теплового сопротивления интегральных СВЧ-усилителей на гетеропереходных биполярных транзисторах Радиоэлектронные устройства и системы для инфокоммуникационных технологий («РЭУС-ИТ 2023») : сборник научных трудов, Выпуск: LXXVIII, С. 47-50. (год публикации - 2023)

25. Сергеев В.А., Фролов И.В., Казанков А.А. Влияние сопротивления металлизации на однородность и устойчивость распределения тока в гребенчатых структурах биполярных и гетеробиполярных СВЧ транзисторов Актуальные проблемы физической и функциональной электроники: материалы 26-й Всероссийской молодежной научной конференции, 2023. С. 26-28. (год публикации - 2023)
10.61527/APPFE-2023.26-28

26. Сергеев В.А., Фролов И.В., Низаметдинов А.М., Кузьмин Н.П. Исследование неоднородности распределения температуры в гребенчатых структурах биполярных транзисторов Актуальные проблемы физической и функциональной электроники: материалы 26-й Всероссийской молодежной научной конференции, 2023. С. 29-31. (год публикации - 2023)
10.61527/APPFE-2023.29-31

Публикации