传统DDSCR器件过低的维持电压容易造成闩锁效应。提出了一种新型DDSCR,在传统器件阳极与阴极之间加入了浮空高掺杂的N+与P+有源区,通过P+有源区复合阱内的电子,N+有源区将电流通过器件深处电阻较低SCR路径泄放的方式来解决传统器件维持电压过低的问题,提高器件抗闩锁能力。基于TCAD的仿真结果表明,与传统DDSCR相比,新型器件的维持电压从2.9 V提高到10.5 V,通过拉长关键尺寸D7,可将器件维持电压进一步提高到13.7 V。该器件适用于I/O端口存在正负两种电压的芯片防护。

横向双扩散MOSFET(LDMOS)由于其高击穿电压特性而被认为是适合在高压中应用的防止静电放电(ESD)现象的保护器件。在传统结构中, LDMOS的鲁棒性相对较差, 这是器件自身固有的不均匀导通特性和Kirk效应导致的。可将可控硅整流器(SCR)嵌入到LDMOS结构(即NPN_LDMOS)中。然而, SCR固有的正反馈效应会导致其维持电压较低, 增加了被闩锁的风险。提出了一种基于NPN_LDMOS的新型器件, 可以实现更高的维持电压以及较小的占用面积。基于TCAD进行仿真, 实验结果表明, 在不增加芯片面积的情况下, 器件的维持电压从7.3 V增加到22.5 V。这证明了提出的结构具有出色的抗闩锁能力。

为了解决传统LVTSCR易发生闩锁效应的问题，提出了一种增强型嵌入P浅阱可控硅(EEP_LVTSCR)结构。通过在传统LVTSCR中NMOS管漏极与阳极之间植入PSD/NSD有源区，引入了额外的复合作用，降低了发射极注入效率；通过NMOS管下方P浅阱增强基区的复合作用，同时降低了PNP、NPN管的电流增益，提高了维持电压。基于0.18 μm BCD工艺，采用TCAD软件模拟了新型EEP_LVTSCR和传统LVTSCR的电流电压(I-V)特性。仿真结果表明，新型EEP_LVTSCR的维持电压从传统的1.73 V提升到5.72 V。该EEP_LVTSCR适用于3.3 V电源的ESD防护。

随着智能电网上升成为国家战略，其高速、高集成度的光纤通信网络通信的安全性和可靠性成为了一个需要重点关注的问题，然而电网中广泛使用的光电信号转换装置却并没有针对可能遭受到的强电磁脉冲攻击进行防护，一旦被干扰或损伤，可能危及整个通信网络乃至电网的安全性。针对一种常用的光电转换器，开展了典型高功率微波环境下的辐照效应试验，发现其在较低场强即可能出现干扰和扰乱的效应现象。并通过进一步的壳体耦合仿真分析和典型半导体器件的干扰机理研究，明确了散热孔阵为主要的能量耦合通道，低频 （L波段）耦合效果优于高频 （S波段）近一个量级。耦合场通过场路耦合主要作用于转换芯片，本质原因可能是半导体器件的闩锁效应。

基于建立的不同工艺尺寸的CMOS器件模型，利用TCAD器件模拟的方法，针对不同工艺CMOS器件，开展了不同工艺尺寸CMOS器件单粒子闩锁效应(SEL)的研究。研究表明，器件工艺尺寸越大，SEL效应越敏感。结合单粒子闩锁效应触发机制，提出了保护带、保护环两种器件级抗SEL加固设计方法，并通过TCAD仿真和重离子试验验证防护效果，得出最优的加固防护设计。结果表明，90 nm和0.13 μm CMOS器件尽量选用保护带抗SEL结构，0.18 μm或更大工艺尺寸CMOS器件建议选取保护环抗SEL结构。

从基本半导体物理出发, 通过求解载流子连续性方程, 建立了能够定量描述引起CMOS反相器内部瞬态闩锁效应的微波脉冲功率阈值与脉冲宽度关系的解析理论模型。通过与仿真结果以及文献中实验数据的对比, 验证了该理论模型的正确性。该理论模型表明, 引起CMOS反相器内部瞬态闩锁效应的微波脉冲功率阈值首先随着脉冲宽度增加逐渐降低, 但是存在一个明显拐点区域, 当脉冲宽度超过该区域之后, 引起闩锁效应的功率阈值变化不甚明显。