A Probing for Long-Term Operating Environment of IoT Devices using Multi-Output MOSFET

使用多输出 MOSFET 探测物联网设备的长期运行环境

• 批准号: 21K04091
• 负责人: 原田 知親
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Yamagata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04091/
• 关键词: 多端子MOSFET; 間接計測; 磁界・温度検出; SOI-MOSFET; HSPICE等価モデル; スマートセンサ; MOSFET; IoTデバイス; 動作プロービング

2022年度では、0.18μmCMOSデザインルールを用いて試作した多端子MOSFETを基本的なディジタル回路に組み込み、電流検出動作等の評価・解析、シミュレーションによる解析モデルの構築結果を元に、論理動作時の挙動について検証を行った。使用したディジタル回路はAND回路（NAND回路＋インバータ）とし、構成するMOSFETの一部を多端子MOSFETに置き換えた形で構成し、集積化を行った。検証については、それぞれのOutput端子から出力される電圧値から、各論理動作における貫通電流等について、間接計測を試みた。その結果、論理動作における状態遷移時に生じる貫通電流をOutput端子間電圧から間接的に挙動をモニタすることが可能であると見出すことができた。次に、多端子MOSFETを組み込んだ集積回路の置かれている環境を計測するために、磁界・温度の検出動作を、プローブ位置や温度変化から評価を行った。その結果、プローブ位置や素子周辺温度に依らず磁界検出が可能であることや、温度に依らず磁界検出するプローブ位置がSourceから離れるほど磁界感度が高くなることが分かった。これは磁界検出するプローブ位置にかかっているOutput端子電圧の差によるものであると考えられる。そして、多端子MOSFETにおける磁界検出動作を示す式をMOSFETの動作原理から導出した。この式は、次年度で予定されているOutput端子間電圧からの動作環境の検出に必要で、前年度の電流検出と並んで、感度や動作レンジの算出には必要なものである。実際に導出し、得られた実験結果から考察すると、導出式が温度変化に対する磁界感度の変化を考慮した式となっていることが分かった。また、サイズの異なる多端子MOSFETや８角形MOSFETでも同様の傾向を示した。

2022 annual で は, 0.18 mu mCMOS デ ザ イ ン ル ー ル を with い て attempt し た terminal MOSFET を more basic な デ ィ ジ タ ル loop に group み 込 み, current 検 価 の evaluation, analytical techniques, such as action, シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ る parsing モ デ ル の build result を yuan に, logical action の 挙 dynamic に つ い て 検 line card を っ た. Using し た デ ィ ジ タ は ル loop AND loop (NAND circuit + イ ン バ ー タ) と し, composition す る MOSFET の a を terminal MOSFET に buy more き in え た form で constitute し, set product line を っ た. 検 card に つ い て は, そ れ ぞ れ の Output terminal か ら Output さ れ る electric 圧 numerical か ら, each logical action に お け る well versed in current, に つ い て, indirect measuring を try み た. そ の results, logical action に お け る state transition when born に じ を る well versed in current between the Output terminals electric 圧 か ら indirect に 挙 dynamic を モ ニ タ す る こ と が may で あ る と shows す こ と が で き た. Time に group, more terminal MOSFET を み 込 ん だ set integrated circuit の buy か れ て い る environment を measuring す る た め に, magnetic boundary temperature の 検 action を, プ ロ ー ブ position や temperature variations change か ら review 価 を line っ た. そ の results, プ ロ ー や element son weeks 辺 temperature に ブ position in ら ず magnetic boundary 検 out が may で あ る こ と や, temperature に in ら ず magnetic boundary 検 out す る プ ロ ー ブ position が Source か ら from れ る ほ ど magnetic boundary sensitivity high が く な る こ と が points か っ た. こ れ は magnetic boundary 検 out す る プ ロ ー ブ position に か か っ て い る Output terminal electric 圧 の poor に よ る も の で あ る と exam え ら れ る. そ し て, more terminal MOSFET に お け る magnetic boundary 検 out action を shown す type を MOSFET の action principle か ら export し た. こ の は, annual で designated さ れ て い る between the Output terminals electric 圧 か ら の movement environment の 検 に で necessary, before the current annual の 検 と and ん で, sensitivity や action レ ン ジ の calculate に は necessary な も の で あ る. Be interstate に export し, ら れ た be 験 results か ら investigation す る と, export type が temperature variations に す seaborne る magnetic boundary sensitivity の variations change を consider し た type と な っ て い る こ と が points か っ た. Youdaoplaceholder0, サ サ ズ ズ differently なる multi-terminal MOSFETや octagonal MOSFETで で similar <s:1> tendency を indicates た た.

项目成果

８角形多端子MOSFETの各端子の磁界検出特性の評価

八角形多端MOSFET各端子磁场检测特性评估

• 发表时间: 2023
• 作者: 神谷壮紀;鈴木慎弥;高橋英之;原田知親
• 通讯作者: 原田知親

An Indirect Measuring Method for the Flow-Through Current using Multi-Output MOSFET

多输出MOSFET流过电流的间接测量方法

• 发表时间: 2022
• 作者: Tomochika Harada;Keito Yamaguchi;Shinya Suzuki;Kota Oikawa
• 通讯作者: Kota Oikawa

SOI構造を有する多端子MOSFET素子の動作解析

SOI结构多端MOSFET器件的工作分析

• 发表时间: 2023
• 作者: Jun-ya Takayama;Erina Inukai;Shunsuke Tani,;原田知親
• 通讯作者: 原田知親

多端子MOSFETによるインバータを流れる電流の間接計測とその評価

使用多端 MOSFET 间接测量流经逆变器的电流及其评估

• 发表时间: 2022
• 作者: Ryuichi Hirota;Toru Murayama;Ryota Katsumi;Tokuhisa Kawawaki;Shin Yabukami;Ryuji Igarashi;Yuichi Negishi;Moriaki Kusakabe;Masaki Sekino;Takashi Yatsui;Akihiro Kuwahata;山口慶人・鈴木慎弥・及川康太・原田知親
• 通讯作者: 山口慶人・鈴木慎弥・及川康太・原田知親

A 0.18µm Magnetic Detectable Octagonal-MOSFET for Implementable of LSI System

用于 LSI 系统实现的 0.18μm 磁性可检测八边形 MOSFET

• DOI: 10.1541/ieejsmas.141.388
• 发表时间: 2021
• 期刊: IEEJ Transactions on Sensors and Micromachines
• 作者: Oikawa Kota;Harada Tomochika
• 通讯作者: Harada Tomochika