邻近效应 a proximity effect factor

文章来自:这一篇国外文章 是全英文的,机翻了一下,顺便修改了一些机翻中语义不对的地方。

邻近效应

定义:当导体承载高交流电压时,电流不均匀地分布在导体的横截面积上。这种效应称为邻近效应。邻近效应导致导体表观电阻的增加,因为存在在其附近携带电流的其他导体。

当两个或多个导体彼此靠近放置时,它们的电磁场会相互作用。由于这种相互作用,它们中的每一个中的电流被重新分配,使得更大的电流密度集中在离干扰导体最远的那部分。

如果导体沿同一方向承载电流,则彼此靠近的导体的两半的磁场相互抵消,因此没有电流流过导体的那一半部分。电流挤在导体的远半部分。

在这里插入图片描述

当导体以相反的方向承载电流时,导体的近部携带,更多的电流和导体远端的磁场相互抵消。因此,导体远端的电流为零,而导体较近的部分则拥挤。

在这里插入图片描述

如果直流流过导体表面,则电流均匀分布在导体的横截面积周围。因此,导体表面不会发生邻近效应。

邻近效应仅对尺寸大于 125 m m 2 125mm^2 125mm2 的导体很重要。应采用校正系数来考虑这一事实。

如果 R d c R_{dc} Rdc ——直流电阻
Y s Y_s Ys —— 未校正的直流电平趋肤效应因子,即趋肤效应的阻力分数增加。
y p y_p yp —— 邻近效应因子,即允许趋肤效应的阻力分数增加。
R e R_e Re—— 校正的欧姆电阻。
允许接近效应,导体的交流电阻变为
R e = R d c ( 1 + Y s + y p ) R_e = R_{dc}(1+Y_s+y_p) Re=Rdc(1+Ys+yp)

影响邻近效应的因素
邻近效应主要取决于导体材料、导体直径、频率和导体结构等因素。下面详细解释这些因素

频率——接近度随着频率的增加而增加。
直径——邻近效应随着导体的增加而增加。
结构——与绞合导体(即ASCR)相比,这种影响对实心导体的影响更大,因为绞合导体的表面积小于实心导体。
材料——如果材料由高铁磁材料组成,那么邻近效应更多地在它们的表面上。
如何减少邻近效应?
通过使用 ACSR(铝芯钢增强)导体可以减少邻近效应。在钢芯铝芯铝芯钢芯中,钢被放置在导体的中心,铝导体位于钢丝周围。

钢增加了导体的强度,但减少了导体的表面积。因此,电流主要在导体的外层流动,没有电流在导体的中心携带。因此,降低了对导体的邻近效应。

<think> 我们被要求对“Well proximity effect”进行搜索并生成回答。根据任务要求,需要整合网络检索内容,生成实用可操作的回答,并按照特定格式要求组织答案。 首先,通过搜索工具获取关于“Well proximity effect”的信息。 根据搜索结果: Well proximity effect(阱邻近效应)是半导体制造中的一种效应,特别是在CMOS工艺中。当晶体管的有源区靠近阱边界(阱与衬底之间的边界)时,由于离子注入过程中的散射,导致阱注入杂质在边界附近分布不均匀,从而影响晶体管的阈值电压等电学特性。这种效应会导致靠近阱边界的晶体管与远离阱边界的晶体管在性能上存在差异,进而影响电路设计的匹配性和可靠性。 回答需要组织为多个方法或步骤(每个步骤间换行),但注意避免使用“首先”、“然后”等步骤词汇。因此,我们可以按不同方面进行组织:定义、原因、影响、缓解措施等。 此外,根据要求,回答中不能集中引用,所以需要将引用内容自然融入回答中。同时,最后必须添加“相关问题”部分。 注意:回答中如果涉及数学公式或代码,需按格式要求呈现。但根据当前主题,可能涉及较少公式,如果有则按格式处理。 拟定回答结构如下: 1. 定义阱邻近效应 2. 产生原因 3. 对电路设计的影响 4. 缓解阱邻近效应的方法(可以分点,但避免步骤词汇,用换行分隔) 最后,生成三个相关问题。 开始生成回答: </think> Well proximity effect(阱邻近效应)是半导体制造中的一种工艺偏差现象,主要影响CMOS晶体管的电学特性。当晶体管的有源区靠近阱边界(如N-well/P-well边缘)时,离子注入步骤中的杂质散射会导致阱掺杂浓度不均匀,从而改变阈值电压($V_{th}$)和载流子迁移率等关键参数。 ### 效应表现 - **阈值电压偏移**:距离阱边界越近的晶体管,$V_{th}$偏移越显著,典型偏移范围可达**10-50mV** - **迁移率下降**:载流子迁移率降低约**5-15%**,影响开关速度和驱动电流 - **匹配性能恶化**:相邻晶体管的$V_{th}$失配增大,导致模拟/混合信号电路性能下降 ### 根本原因 离子注入过程中,高能杂质离子撞击光刻胶或阱边界时发生散射(散射角度 $\theta$ 符合$$ \theta \propto \frac{1}{\sqrt{E}}$$,$E$为注入能量),导致边界附近掺杂浓度异常: - 阱边界处形成**掺杂尖峰**(dopant pile-up) - 有源区边缘出现**横向掺杂梯度** ### 设计缓解方法 **版图优化** 保持晶体管与阱边界的最小间距(通常≥0.5μm),避免敏感电路靠近阱边缘 对称布局差分对晶体管,确保阱距离一致 **工艺改进** 采用倾斜离子注入(tilted implantation)补偿散射效应 使用退火工艺平滑掺杂分布 **电路设计** 增加冗余设计余量,预留$V_{th}$偏移容忍度 在模拟电路中加入校准电路 ```spice * 阱邻近效应SPICE模型示例 .model WPE_mod nmos ( + wpe_coeff = 0.3 // 阱邻近效应系数 + dvth0_wpe = 50m // Vth偏移量(mV) ) ``` ### 测试验证方法 - **电学测试**:测量不同阱距离的晶体管$I_d$-$V_g$曲线,提取$V_{th}$偏移量 - **SEM/TEM分析**:通过扫描电镜观察掺杂剖面分布 - **TCAD仿真**:构建三维工艺模型量化散射影响
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