压敏电阻用于SCB火工品静电防护的研究(2)
4.1 并联压敏电阻后SCB火工品的抗静电原理 21
4.2 静电放电实验原理与装置 21
4.3 实验过程与结果 21
4.4 本章小结 26
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
附 表： 32
1 引言
1.1 课题研究的目的和意义
半导体桥火工品，是指利用微电子技术制造，用半导体膜或金属半导体膜做发火元件的火工品， 进一步发展为利用微电子集成技术在芯片上集成有防静电、防射频以及逻辑控制功能电路的火工品[1]。其核心是半导体桥芯片（简称半导体桥），其结构和性能直接影响半导体桥火工品的性能[2]。半导体桥是指利用微电子制造技术使一种或多种金属或其他材料有控制地沉积于硅片上，形成的单层或多层半导体复合桥膜作为换能的器件。
与传统的灼热桥丝式电火工品相比，半导体桥火工品具有低发火能量、作用迅速、安全性好、工艺一致性好等优点[3]。半导体桥火工品诞生于1968年，最早用于军事目的，随着科学技术的不断进步，半导体桥火工品在军事和民用领域都愈来愈得到广泛的重视和快速的发展[4]。
常用的半导体桥发火能量约为3mJ,本身具有较好的抗静电射频能力，但对于更小尺寸、更低发火能量的半导体桥火工品静电放电产生的电火花仍可能由于静电放电产生的电火花造成半导体桥火工品的早爆或性能变化；且因为半导体桥芯片与药剂紧密接触，外界电磁波干扰在半导体桥上产生的热仍会传到药剂而对火工品产生危害，为能适应日益恶劣的电磁环境，有必要对半导体桥进行静电射频加固[5]。因此研究压敏电阻对SCB火工品静电防护性能的影响，找到行之有效的防护办法和合理的设计原则，是一项非常重要的课题，具有广阔的应用前景和领域，应该予以足够重视。
1.2 SCB火工品简介
1.2.1 SCB火工品的结构
SCB是用金属半导体膜或金属–半导体复合膜作为换能元的灵巧点火器。目前出现的SCB结构比较多，主要有重掺杂硅桥、结型二极管桥、光激发硅桥、钨硅桥（WSi）、多层焊接区或多层结构桥，其中重掺杂硅桥是出现最早、结构最简单、研究最多的一类[6]。
图中给出了重掺杂SCB的典型结构，由夹在蓝宝石（或硅）基片与铝覆盖层之间呈“H”形的重掺杂硅（或多晶硅）构成，掺杂浓度是7×1019个原子/立方厘米。SCB的尺寸用长（L）、宽（W）、厚（T）来描述，长宽比决定SCB的电阻，典型桥的尺寸为80μm×380μm×2μm，电阻约为1.0Ω。
图1.1 典型半导体桥的结构
1.2.2 SCB火工品的特性
半导体桥具有发火能量低、安全性好、作用快、工艺一致性好等优点与其本身固有的特性是密不可分的。
（1）电阻负温特性
对于半导体材料来说，随着温度的升高，一方面导电粒子的浓度增大有利于导电，另一方面导电粒子的碰撞次数增多有碍导电，这两种因素相互制约、相互影响，导致一开始时电阻率略有升高，但是随着温度的上升，导电粒子的浓度呈指数增长，当温度超过一定值后，电阻率开始下降，从而使半导体电阻呈现负温度系数的特性[7]。
（2）边缘汽化效应
由于SCB具有电阻负温特性，温度升高，电阻下降，故当电流流经半导体桥时，桥区局部受热就会导致更大的电流流过该区域[8]，从而最高温度区将沿电流方向扩展，这种纵向不稳定的扩展过程就导致了边缘汽化效应。