高温压电加速度传感器被广泛应用于振动与冲击测试、故障诊断与监测方面。针对传统压电加速度传感器灵敏度温度漂移过大的问题，该文设计了一种高温压电加速度传感器，该加速度传感器采用正负温度系数的压电元件堆叠设计，以抵消温度变化的影响，进而降低温度漂移。5层YCOB压电元件和1层GdCOB压电元件堆叠构成压缩型压电加速度传感器。应用ANSYS对传感器的性能进行仿真优化，并对提出的降低灵敏度温度漂移的方法有效性进行了仿真验证。结果表明,在常温~800 ℃全温度范围内，该传感器的灵敏度温度漂移小于±3%，其具有高温稳定性好、测量精度高的优点。
高温压电 加速度传感器 灵敏度温度漂移 正负温度系数 high temperature piezoelectric accelerometer sensitivity temperature drift positive and negative temperature coefficient
中国电子科技集团公司 第二十六研究所，重庆 400060
该文研制了一种高性能温补型薄膜体声波谐振(TC-FBAR)滤波器。采用COMSOL软件对高性能温补型结构的谐振器进行建模和仿真，在常规一维Mason等效电路模型的基础上进行修正，再在ADS中对滤波器进行仿真优化设计，得到阶梯型结构的TC-FBAR滤波器。采用空腔型结构并制备出温补型FBAR滤波器芯片，同时在常规TC-FBAR基础上制备空气桥和凸起层结构，得到双空气桥结构的高性能TC-FBAR滤波器。测试结果表明，滤波器的中心频率为2.43 GHz，最小插损为1.02 dB，1 dB带宽为70.5 MHz，频率温度系数为1.82×10-6/℃。
温补型薄膜体声波谐振器(TC-FBAR) 滤波器 温补层 频率温度系数(TCF) temperature compensation thin-film bulk acoustic r filter temperature compensation layer frequency temperature coefficient(TCF)
设计了一种基于高阶温度补偿与内建负反馈稳压技术的带隙基准, 所设计的带隙基准具有低温漂和高PSRR的优点。通过采用两对工作在亚阈值区的MOS管, 根据不同工作温度分段产生指数型补偿电流, 形成高阶温度补偿, 降低了带隙基准的温度系数。基于带隙基准输出电压, 通过内建负反馈稳压电路, 提高了带隙基准的电源抑制能力。基于Dongbu 0.18 μm BCD工艺, 完成了低温漂高PSRR带隙基准的设计、版图绘制和后仿真验证。带隙基准的版图面积为290 μm×200 μm。后仿真结果表明, 所设计的带隙基准在-45~125 ℃范围内温度系数仅为1.15×10-6/℃, 电源抑制比为83.22 dB; 在2.8~5.5 V电源电压变化下, 基准电压的平均值为1.212 V, 线性调整率为0.015%。
带隙基准 高阶温度补偿 温度系数 电源抑制比 bandgap reference high-order temperature compensation temperature coefficient power supply rejection ratio
1 中国电子科技集团公司第二十四研究所, 重庆 400060
2 中国人民解放军 93147部队, 重庆 400060
在分析传统环形振荡器的基础上, 提出了一种基于开关电容的高精度低温度系数环形振荡器。采用了带开关电容电路的频率负反馈架构, 使得输出频率的精度与其温度系数仅取决于外部设定电阻与片上电容, 通过合理选择外部设定电阻, 即可实现高精度、低温漂的时钟输出。设计的高精度低温度系数的环形振荡器采用06 μm标准CMOS工艺设计。仿真结果显示, 当输出频率为5 MHz时, 输出频率误差≤174%, 频率温度系数≤811×10-5/℃。
环形振荡器 开关电容 高精度 低温度系数 ring oscillator switched capacitor high precision low temperature coefficient
桂林电子科技大学 广西精密导航技术与应用重点实验室， 广西 桂林 541004
为满足微小能量收集系统的低电压、低功耗应用需求，设计了一种低温度系数的低功耗、小面积的张弛振荡器。使用自偏置Cascode复合晶体管结构分别代替传统倍增电流偏置电路中的大电阻和振荡器核心电路中在比较器输入端生成电压参考的大电阻，实现低功耗，同时达到减小电路面积，提高集成度的目的。采用0.18 μm CMOS工艺进行设计，仿真结果表明，该振荡器可在0.8~1.2 V的电源电压下正常工作，在工作频率为2.2 kHz时，功耗为30 nW，工作频率的温度系数TC可达1.03×10-4/℃，芯片面积相对于同类电路至少减小了70 %。
张弛振荡器 低温度系数 低功耗 relaxation oscillator low temperature coefficient low power
1 北京工业大学 信息学部 光电子技术省部共建教育部重点实验室
2 北京工业大学 材料与制造学部 先进半导体光电技术研究所,北京 100124
基于CMOS工艺制备了空穴触发的Si基雪崩探测器（APD），基于不同工作温度下器件的击穿特性，建立空穴触发的雪崩器件的击穿效应模型。根据雪崩击穿模型和击穿电压测试结果，拟合曲线得到击穿电场与温度的关系参数（dE/dT），器件在250~320 K区间内，击穿电压与温度是正温度系数，器件发生雪崩击穿为主，dV/dT=23.3 mV/K，其值是由倍增区宽度以及载流子碰撞电离系数决定的。在50~140 K工作温度下，击穿电压是负温度系数，器件发生隧道击穿，dV/dT=-58.2 mV/K，其值主要受雪崩区电场的空间延伸和峰值电场两方面因素的影响。
硅基雪崩探测器 击穿电压 温度系数 击穿模型 silicon based avalanche detectors breakdown voltage temperature coefficient breakdown mode
Author Affiliations
Abstract
1 School of Information Science and Technology, ShanghaiTech University, Shanghai 201210, China
2 Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corporation, Shanghai 200125, China
The temperature characteristics of the read current of the NOR embedded flash memory with a 1.5T-per-cell structure are theoretically analyzed and experimentally verified. We verify that for a cell programmed with a “10” state, the read current is either increasing, decreasing, or invariable with the temperature, essentially depending on the reading overdrive voltage of the selected bitcell, or its programming strength. By precisely controlling the programming strength and thus manipulating its temperature coefficient, we propose a new setting method for the reference cells that programs each of reference cells to a charge state with a temperature coefficient closely tracking tail data cells, thereby solving the current coefficient mismatch and improving the read window.The temperature characteristics of the read current of the NOR embedded flash memory with a 1.5T-per-cell structure are theoretically analyzed and experimentally verified. We verify that for a cell programmed with a “10” state, the read current is either increasing, decreasing, or invariable with the temperature, essentially depending on the reading overdrive voltage of the selected bitcell, or its programming strength. By precisely controlling the programming strength and thus manipulating its temperature coefficient, we propose a new setting method for the reference cells that programs each of reference cells to a charge state with a temperature coefficient closely tracking tail data cells, thereby solving the current coefficient mismatch and improving the read window.
flash memory temperature coefficient reference cell flash array Journal of Semiconductors
2023, 44(4): 044102
黄家俊 1,2,3,*李月明 1,2,3孙熠 1,2,3李恺 1,2,3王竹梅 1,2,3
1 景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院, 江西 景德镇333403
2 中国轻工业功能陶瓷材料重点实验室, 江西 景德镇333403
3 江西省能量存储与转换陶瓷材料工程实验室, 江西 景德镇333403
为了更好的满足无线通讯高频化的要求, 采用固相法制备了温度系数近零的(1-x)MgNb2O6-xCaTiO3(x=0, 0.02, 0.04, 0.08, 0.12, 0.16)微波介质陶瓷。研究了CaTiO3的加入量对MgNb2O6微观结构和介电性能的影响, 探究各物相的形成和烧结行为。结果表明: 适当的CaTiO3加入量能够促进MgNb2O6的烧结, 降低了烧结温度。通过X射线衍射分析, CaTiO3与MgNb2O6在高温时会反应生成CaNb2O6和Ti8O15、Ti2Nb10O29。增加CaTiO3的加入量, 会降低陶瓷的品质因数Q×f, 但同时会提高其介电常数εr和频率温度系数τf。当CaTiO3的添加量x=0.16时, 样品在1 250 ℃烧结4 h后具有最佳的微波介电性能: εr=21.6, Q×f=86 601 GHz, τf=-7.3×10-6/℃。
微波介质陶瓷 正温度系数材料 温度频率系数 微波介电性能 microwave dielectric ceramics positive temperature coefficient material temperature coefficient microwave dielectric properties
1 中国科学院微电子研究所新技术开发部物联网技术研发实验室, 北京 100029
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 无锡物联网创新中心有限公司, 江苏 无锡 214028
4 中国科学院微电子研究所集成电路先导研发中心, 北京 100029
为适应非制冷红外探测器高空间分辨率的发展趋势, 非制冷红外焦平面阵列作为非制冷红外探测器的核心部件不断向大阵列、小像素方向发展。本文针对二极管型非制冷红外焦平面阵列, 理论分析了敏感元件二极管对读出电路以及器件性能的影响, 在确定二极管最佳工作电流的同时, 提炼出二极管结构中串联个数以及结面积为主要性能影响因素。基于此, 设计了 p+n-pn-n+p三合一二极管, 并将其与传统二极管、回型二极管、 p+n-n+p二合一二极管、以及由 p+n-n+p二合一二极管直接拓展得到的两种三合一二极管进行了对比考察, 研究发现 6种结构中 p+n-pn-n+p三合一二极管在相同尺寸下拥有最多的二极管串联数量且结面积相对最大; 进而利用 Sentaurus TCAD仿真, 验证了在同一整体尺寸下, p+n-pn-n+p三合一二极管的电压温度系数分别约为 p+n-n+p二合一二极管, 及在其基础上直接拓展得到的两种三合一二极管的 1.5倍, 为回型二极管与传统二极管的 2.6倍、3.7倍。证明了在小像素下 p+n-pn-n+p三合一二极管性能最优, 且在其基础上拓展可得到 N合一二极管能进一步优化器件的性能。
二极管非制冷红外探测器 噪声等效温差 电压温度系数 三合一二极管 diode uncooled infrared detector noise equivalent temperature difference temperature coefficient of voltage 3-in-1 diode
基于薄膜体声波谐振器(FBAR)技术的滤波器频率温度系数为(-30~-25)×10-6/℃，其电学性能受环境温度影响较大,将降低滤波器在全温工作的性能，限制其应用环境，尤其是对滤波器通带插损与矩形系数要求高的应用场合。该文在常规FBAR滤波器中引入正温度系数的SiO2材料层，通过对滤波器的层叠位置设计及加工工艺等技术的研究，研制出S波段温补型FBAR滤波器器件，其工作频率为3, 1 GHz，插入损耗为2, 0 dB，带外抑制不小于30 dB，频率温度系数为-0, 02×10-6/℃。
薄膜体声波谐振器(FBAR) 滤波器 温补层 频率温度系数。 thin film bulk acoustic wave resonator(FBAR) filter temperature compensation layer SiO2 SiO2 temperature coefficient of frequency
